毕业设计（论文）超声探伤定量分析中的不确定性研究

1、学号：毕业设计(论文)题目名称： 超声探伤定量分析中的不确定性研究 题目类型： 研究论文 学生姓名： 院 (系)： 物理科学与技术学院 专业班级： 应用物理10701 指导教师： 辅导教师： 时 间： 2011.1 至 2011.6 目 录毕业设计（论文）任务书i毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）指导教师审查意见毕业设计（论文）评阅教师评语x毕业设计（论文）答辩会议记录xi中文摘要xii英文摘要xiii1 引言11.1研究的目的及意义11.2研究现状11.3本文研究内容32 实验部分3 2.1实验基本原理32.2仪器、工件42.3缺陷声程不确定度的评定72.4缺陷当量不确定度的评定92.

2、5缺陷面积不确定度的评定173 结论20参考文献21致 谢23长江大学毕业设计（论文）任务书学院（系）物理科学与技术学院专业 应用物理学 班级 应物10701班 学生姓名 指导教师/职称 毕业设计(论文)题目超声探伤中定量分析的不确定性研究毕业设计(论文)起止时间：2011年1月10日2011年6月20日毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指定教师选定部分）参考文献：1 晏承祥zj-2超声探伤仪检定装置垂直线性不确定度评定j计量与测试技术，2010，37(10)：71-742 张士奇，闻杰超声探伤仪垂直型示值误差测量结果不确定度评定j企业标准化，2008，18(13)；20-213 王云昌，江

3、波超声波检测中对缺陷的定性分析j国外金属热处理，2004，25(6)：40-414 王海岭超声波探伤不确定度的评定j无损检测，2005，2(3)：65-675 李慎安测量不确定度理解与应用质检测量中不确定度评定j中国计量，2005，47(8)：67-686 姚力超声波检测裂纹尺寸的不确定度分析j无损检测，2002，24(4)：146-150 毕业设计(论文)应完成的主要内容（1）完成3000字左右的开题报告，严格按照规定的要求写，并打印出来；（2）完成3000字左右的英文翻译，要求文章内容与课题相关，专业词汇准确、语言流畅；（3）阅读与本课题有关的参考文献20条以上，作好读书笔记；（4）完成1

4、5000左右汉字的毕业论文，论文包括以下内容：了解超声波探伤的研究及应用现状，了解超声波探伤不确定度的评定的方法，讨论超声波探伤不确定度的大小。（5）准备15分钟论文答辩的汇报材料，要求做成多媒体。毕业设计(论文)的目标及具体要求培养学生综合运用所学知识，独立分析和解决实际问题的能力，进一步训练和提高学生的分析论证能力，理论计算能力，外语能力和计算机应用能力，查阅文献资料和文字表达等基本技能。a)收集文献资料，理解超声波探伤的原理，研究超声波探伤不确定度的评定方法；b)论文结构严谨、层次分明、无科学性错误；c)论文要有一定的学术水平和实际意义；d)论文格式要规范，装订符合要求；e)毕业设计期间

5、应保证论文的写作时间。完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求具有较强的实践动手能力、创新能力和计算机应用能力，需要超声波探伤仪、示波器及计算机等实验仪器。上机时间；不少于40小时。任务书批准日期 年 月 日 教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 年 月 日 指导教师(签字) 完成任务日期 年 月 日 学生(签名) 毕业设计开题报告题 目 名 称 超声探伤中定量分析的不确定性研究 题 目 类 别 研究论文 学 院（系） 物理科学与技术学院 专 业 班 级 应用物理10701班 学 生 姓 名 指 导 教 师 辅 导 教 师 开题报告日期 2011年4月10日 超声探伤中定量分析的不确定

6、性研究学 生：，长江大学，物理科学与技术学院指导教师：，长江大学，物理科学与技术学院一 题目来源科研项目二 研究目的和意义目前，在工业超声波探伤中，对于缺陷定量方法很多，但都存在一定的局限性。本研究的目的就是通过实验来探知缺陷定量分析中的不确定性。通过对缺陷定量分析的不确定度的计算与评定，可知晓探伤定量分析结果的可靠性程度，并可判定探伤过程与结果分析的误差来源及其对探伤结果的影响程度。三 阅读的主要参考文献及资料名称1晏承祥zj-2超声探伤仪检定装置垂直线性不确定度评定j计量与测试技术，2010，37(10)：71742吴建平，魏志华纵波法探伤定量分析的不确定度评定j南昌航空工程，2005，2

7、3(8)：70713张士奇，闻杰超声探伤仪垂直型示值误差测量结果不确定度评定j企业标准化，2008，18(13)；20214朱晓恒，高晓蓉，王黎，王泽勇，周小红，彭建平超声探伤技术在无损检测中的应用j现代电子技术，2010，37(21)：1121165王建军超声波探伤存在的问题及改进建议j中国铁路，2005，23(8)：70716王云昌，江波超声波检测中对缺陷的定性分析j国外金属热处理，2004，25(6)：40417王海岭超声波探伤不确定度的评定j无损检测，2005，2(3)：65678张文科超声波探伤中缺陷波和伪缺陷波的判别j无损检测，2005，27(1)：47549李慎安测量不确定度理解

8、与应用质检测量中不确定度评定j中国计量，2005，47(8)：676810车俊铁，侯强超声波检测不同裂纹研究分析j无损探伤，2006，30(3)：202311姚力超声波检测裂纹尺寸的不确定度分析j无损检测，2002，24(4)：14615012李湘海铜合金产品缺陷的超声定性检测j无损检测，2006，28(3)：15315613bo-wen luo,zhi-jin zhou,ying-yong bu,hai-ming .fast recognition algorithm of underwater micro-terrain based on ultrasonic detection j.ce

9、ntral south university,2008,15(5):73874114riichi murayama,kazumi ayaka.evaluation of fatigue specimens using emats for nonlinear ultrasonic wave detection j.springer us,2007,28(2):11512215v.v.kazakov.a nonlinear effect-based ultrasonic flaw detector for detecting cracks j.sp maik nauka/interperiodic

10、a,2008,90(12):83283516i.n.ermolov.how i test an ultrasonic flaw detector j. nauka,2000,3(3):23723917刘朝军 缺陷评定的原理与方法j无损探伤，1999，25(4): 313518刘镇清，刘饶超声无损检测的若干新进展j无损检测， 2000，30(9)：40340519jjf 1059 1999，测量不确定度的评定与表示s20胡坤芳判断超声波探伤缺陷的几种方法j无损探伤，2008，37(5)：788021罗雄彪，陈铁群 超声无损检测的发展趋势j无损检测，2005，27(3): 14815222沈建中无

11、损检测的几个热点问题和技术j无损检测，2005，27(1): 242623周正干，冯海伟超声导波检测技术的研究进展j无损检测，2006，28(2)：576324tian g y,sophian a,taylord.multiple sensors on pulsed eddy current detection for 32d subsurface crack assessmentj.ieee sensors journal,2005,5(1):909625吴朝晖超声无损检测的应用与探讨j宁波工程学报，2005，17(4)：222426薛永盛超声波(ut)探伤中影响缺陷检出的因素j云南水力发电

12、，2008，24(4)：798127吕迎玺超声波探伤的可靠性j大众标准化，2003，30(12)：454728陈文革，魏劲松超声无损检测的应用研究与进展j无损探伤，2001，25(4)：1429张艳丽，黄文龙，赵建平处理无损检测缺陷尺寸不确定性的一种新方法j2001，23(11)：465468四 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向超声波检测技术早在20世纪30年代就由sokolov提出了，而在40年代出现的脉冲回波探伤仪器成为超声波检测技术的重要标识超声检测是一种重要的无损检测技术，现今超声无损检测技术已得到广泛应用，而对无损检测结果不确定度的评定十分重要。测量不确定度(简称不确定度)是用以

13、表征合理赋予测量值的分散性，它是评定测量结果的重要参数，为规范测量结果的正确评定和使用，因此，国际标准化组织(iso)等七个国际组织1993年联合发布了测量不确定度表示指南。在我国采用国际通用方法对测量不确定度进行评定和表示，不仅是学科间交流的需要，也是全球市场经济发展的需要。在gb154812000检测与校准实验室能力的通用要求标准中明确规定对校准实验室和进行自校准的检测室均应具有并应用评定测量不确定度的程序，对检测试验室应努力找出不确定度的所有分量且作出合理评定。在超声检测中需对缺陷做出定量的分析，而以往的工程结构中缺陷尺寸处理方法不外乎两种，即取缺陷尺寸(无损检测结果或假设的)为一定值，

14、进行安全性的校核和计算，或者假设结构中的缺陷尺寸服从一定的概率分布，用概率断裂力学(可靠性应用于断裂力学)方法处理。而事实上，无损检测的数据中除了含有上述随机性以外，还包含有其它形式的不确定性。1990年以来，在邓聚龙、王光远院士的带领下，研究人员进行了大量不确定性的研究，提出除了随机性、模糊性以外，还应该考虑灰性和未确知性。1996年国内在计量检定工作中开始推广不确定度，但在无损检测定量分析中应用依然不够广泛。1999年傅惠民等人就考虑了无损检测的模糊不确定性，提出了无损检测模糊理论，建立了缺陷尺寸与检测尺寸的数学关系式，给出了缺陷尺寸的模糊分布。2000年吴建平，魏志华等人通过纵波法探伤对

15、缺陷定量分析的不确定度进行了评定，证明了检测中衰减量的变化（由垂直线性、探头频率、衰减器误差、耦合剂、介质衰减等引起），厚度的影响，缺陷当量的大小都可引起探伤误差。而对调节扫描速度以及水平因素引起的误差的不确定度计算，了解了缺陷定量分析的可靠性以及误差来源。2001年张艳丽，黄文龙，赵建平等人指出可以由未确知有理数来处理无损检测缺陷尺寸的不确定性。对于单个缺陷而言，其尺寸是确定的，然而由于检测手段和检测者的主观因素等原因，不同程度地存在检测精度等问题，以前的处理方法是取多次检测的均值作为最终的结果，这种方法虽然在一定程度上反映了实际情况，但是比较粗糙，并且不能确定取值的可信程度。将未确知有理数

16、方法应用于单个缺陷尺寸无损检测结果的分析，使得对检测结果的评述比较接近实际。2005年，继吴建平等人之后王海岭采用国际通用的测量不确定度的评定和表示方法，在采用计算法进行超声波纵波直探头探伤时，对缺陷的声程和当量尺寸的不确定度进行了评定和表述。指出了超声探伤中衰减器引入的当量、波高读数引入的当量、平底孔的不平引入的当量、缺陷声程不确定度等对缺陷当量的影响。现今人工智能技术、自适应技术、机器人技术和相关技术在超声无损检测中的理论分析和应用，使得超声检测的定位、定性和定量的可靠性和完备性大幅度提高，因而可以预知定量分析的不确定性研究，将在超声探伤甚至整个无损检测中站着越来越重要的地位。五 主要研究

17、内容、需重点研究的关键问题及解决思路a）调查了解超声波探伤技术的现状以及发展方向；b）深入了解各样缺陷定量的方法，择取适合的缺陷样品作为本课题的研究样品；c）掌握超声波探伤仪的基本操作，制订测量不同缺陷样品定量分析的不确定性实验方案；d）通过对各种缺陷样品的定量分析，找到不确定因素，并计算其不确定度，判断样品定量分析的可靠性。六 完成毕业设计所必须具备的工作条件及解决的办法必须具备：需各种与课题相关的文献，各种数字图书馆，超声波探伤仪以及计算机。解决方法：通过查阅与课题各种相关的文献，制定实验方案，通过做实验对缺陷样品进行定量分析，测得不同缺陷样品的实验数据，对缺陷样品的不确定度做出计算与评定

18、。七 工作的主要阶段、进度与时间安排2月20日4月08日 确定论文题目，并完成开题报告，与老师进行交流。4月09日4月15日 根据题目搜集资料，作好阅读笔记，了解所用仪器。 4月16日5月11日 对所选样品进行实验操作，分析结果，拟好写作提纲。5月12日5月19日 写出论文初稿，根据指导老师意见，完成修改论文第一稿。5月20日5月31日 对实验结果进行补充核实，修改论文并定稿，总字数达到一万五千字。6月01日6月06日 由定稿的论文用powerpoint制作论文答辩的幻灯片。6月07日6月12日 根据指导老师意见，完成幻灯片的修改并定稿。6月13日6月15日 准备毕业论文答辩：试讲幻灯片（限时

19、10分钟），准备回答老师提问。八 指导教师审查意见指导教师： 年 月 日长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见学生姓名专业班级应物10701毕业论文(设计)题目超声探伤定量分析中的不确定性研究指导教师王阳恩职 称副教授评审日期评审参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评审意见： 指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语学生姓名专业班级应物

20、10701毕业论文(设计)题目超声探伤定量分析中的不确定性研究评阅教师职 称副教授评阅日期评阅参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评语：评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_分毕业论文（设计）答辩记录及成绩评定学生姓名专业班级应物10701毕业论文(设计)题目超声探伤定量分析中的不确定性研究答辩时间 年 月 日 时答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长：成 员：二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列

21、举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分 毕业论文(设计)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业论文(设计)评分的相关规定)等级(五级制)：_答辩小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 年 月 日院(系)答辩委员会主任(签名)： 院(系)(盖章)超声探伤定量分析中的不确定性研究学 生：，长江大学，物理科学与技术学院指导教师：，长江大学，物理科学与技术学院摘要自1996年国内在计量检定工作中开始推广不确定度以来，不确定度在各个领域都得到了广泛的应用，但在超声探伤定量分析中的应用依然不够，且在工业超声波探伤中，对于缺陷定量方法很多，但都存

22、在一定的局限性，因此对超声探伤不确定性的研究以及找到定量分析的不确定因素就显得十分重要。在超声波探伤技术中,影响检测结果不确定度的因素很多，如探伤仪和超声波探头的性能以及检测技术的选择,均会对检测结果产生影响。另外，被检件缺陷的性质、埋藏深度和方向也会对检测结果产生影响。本文分析了采用超声波接触法对金属材料铸锻件进行探伤时，对所测缺陷的声程、当量尺寸以及缺陷面积不确定度的评定方法。实验结果表明，影响超声波探伤纵波检测结果不确定度的因素有：仪器设备的垂直线性、水平线性、分辨度、耦合层厚度、介质衰减等，且通过实验数据及计算结果判定了探伤定量分析结果的可靠性程度。关键词超声探伤 定量分析 不确定度

23、当量 声程 the evaluation of uncertainty for the quantitative analysis of ultrasonic testing b.s candidate: li fangfang, applied physics, school of physical science and technology supervisor: wangyangen, school of physical science and technologyabstract since 1996 china began to promote the work of metro

24、logical verification of uncertainty,the uncertainty in various fields have been widely used,but in the application of ultrasonic testing is still not enough,and in the industrial ultrasonic flaw detection in quantitative methods for defect many,but there are certain limitations,so the uncertainty of

25、 ultrasonic flaw detection and quantitative analysis of uncertainty will become very important.in ultrasonic testing technology,there are many uncertain factors in ultrasonic testing,such as the instrument performance,probes and testing methods.in additionthe defect function,depth and direction of t

26、he specimen under test can also cause the uncertainty.the uncentainty evaluation method of beam path,defect area and equivalent size of defect for metal forgings and castings are analyzed.the results showed that the quantitative analysis of ultrasonic flaw detection uncertainty factors are:the verti

27、cal linear equipment,horizontal linearity,resolution,coupling layer thickness,medium attenuation,and the experimental data and calculated results of quantitative analysis to determine the testing degree of reliability of the results.keywordultrasonic testing; quantitative analysis; uncertainty; beam

28、 path; equivalence显示对应的拉丁字符的拼音字典1. 名词 1. application2. appliance3. request4. claim5. submission2. 动词 1. apply2. use3. utilize4. make use of5. exploit6. draw on7. employ8. exercise9. bring into play3. 形容词 1. pertinent2. related3. appropriate4. relevant5. valid朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典1. 名词 1. application2. ap

29、pliance3. request4. claim5. submission2. 动词 1. apply2. use3. utilize4. make use of5. exploit6. draw on7. employ8. exercise9. bring into play3. 形容词 1. pertinent2. related3. appropriate4. relevant5. valid超声探伤定量分析中的不确定性研究1 前言1.1 研究的目的及意义现今超声无损检测技术已得到广泛应用，而对无损检测结果不确定度的评定也显得尤为重要。测量不确定度(简称不确定度)是用以表征合理赋予测量

30、值的分散性1,2，它是评定测量结果的重要参数。其广泛应用于计量、标准、认可认证、质量监督部门。测量的水平和质量用测量不确定度来评价，一般地说不确定度愈小，所述结果与被测量的真值愈接近，质量越高，水平越高，其使用价值越高；不确定度越大，测量结果的质量越低，水平越低，其使用价值也越低3,4。在我国采用国际通用方法对测量不确定度进行评定和表示，不仅是学科间交流的需要，也是全球市场经济发展的需要。在gb154812000检测与校准实验室能力的通用要求标准中明确规定对校准实验室和进行自校准的检测室均应具有并应用评定测量不确定度的程序，对检测试验室应努力找出不确定度的所有分量且作出合理评定。目前，在工业超

31、声波探伤中，对于缺陷定量方法很多，但都存在一定的局限性，本研究的目的就是通过实验来探知缺陷定量分析中的不确定性。通过对缺陷定量分析的不确定度的计算与评定，可知晓探伤定量分析结果的可靠性程度，并可判定探伤过程与结果分析的误差来源及其对探伤结果的影响程度。并且测量不确定度的评定作为试验结果的重要组成部分，可应用于无损检测定量分析的各个领域，有很好的推广价值。1.2 研究现状超声波检测技术早在20世纪30年代就由sokolov提出了，而在40年代出现的脉冲回波探伤仪器成为超声波检测技术的重要标识5,6。超声检测是一种重要的无损检测技术，现今超声无损检测技术已得到广泛应用，而对无损检测结果不确定度的评

32、定十分重要。在超声检测中需对缺陷做出定量的分析，而以往的工程结构中缺陷尺寸处理方法不外乎两种，即取缺陷尺寸(无损检测结果或假设的)为一定值，进行安全性的校核和计算，或者假设结构中的缺陷尺寸服从一定的概率分布，用概率断裂力学(可靠性应用于断裂力学)方法处理7,8。而事实上，无损检测的数据中除了含有上述随机性以外，还包含有其它形式的不确定性。1990年以来，在邓聚龙、王光远院士的带领下，研究人员进行了大量不确定性的研究，提出除了随机性、模糊性以外，还应该考虑灰性和未确知性9,10。随机性由数学中的概率统计理论来表达和处理;模糊性由模糊数学来表达和处理;灰性由灰色系统理论和灰色数学方法来表达和处理;

33、而未确知性则可以由未确知有理数来表达11。1993年国际标准化组织(iso)等七个国际组织联合发布了测量不确定度表示指南。1996年国内在计量检定工作中开始推广不确定度，但在无损检测定量分析中应用依然不够广泛。1999年傅惠民等人就考虑了无损检测的模糊不确定性，提出了无损检测模糊理论，建立了缺陷尺寸与检测尺寸的数学关系式，给出了缺陷尺寸的模糊分布12,13。2000年吴建平，魏志华等人通过纵波法探伤对缺陷定量分析的不确定度进行了评定，证明了检测中衰减量的变化（由垂直线性、探头频率、衰减器误差、耦合剂、介质衰减等引起），厚度的影响，缺陷当量的大小都可引起探伤误差。而对调节扫描速度以及水平因素引起

34、的误差的不确定度计算，了解了缺陷定量分析的可靠性以及误差来源14。2001年张艳丽，黄文龙，赵建平等人指出可以由未确知有理数来处理无损检测缺陷尺寸的不确定性。未确知有理数是未确知数中最简单、最基本、应用最广泛且使用方便的一种15,16。它是实数的推广,能精确表达客观现实中的“未确知量”,从而避免了只用一个实数来表示所产生的信息遗漏和失真对于单个缺陷而言，其尺寸是确定的，然而由于检测手段和检测者的主观因素等原因，不同程度地存在检测精度等问题，以前的处理方法是取多次检测的均值作为最终的结果，这种方法虽然在一定程度上反映了实际情况，但是比较粗糙，并且不能确定取值的可信程度。将未确知有理数方法应用于单

35、个缺陷尺寸无损检测结果的分析，使得对检测结果的评述比较接近实际。2005年，继吴建平等人之后王海岭采用国际通用的测量不确定度的评定和表示方法，在采用计算法进行超声波纵波直探头探伤时，对缺陷的声程和当量尺寸的不确定度进行了评定和表述。指出了超声探伤中衰减器引入的当量、波高读数引入的当量、平底孔的不平引入的当量、缺陷声程不确定度等对缺陷当量的影响，说明了超声探伤结果的可靠性程度。并指出超声波探伤影响缺陷当量的另一个重要因素是缺陷的自身情况,如缺陷的反射面与声束的垂直度、缺陷表面的粗糙度,以及缺陷的性质等。现今人工智能技术、自适应技术、机器人技术和相关技术在超声无损检测中的理论分析和应用，以及现代信

36、息处理技术如数值分析法、神经网络技术、模糊技术、遗传算法、虚拟仪器技术将广泛应用于超声检测技术领域17,18。使得超声检测的定位、定性和定量的可靠性和完备性大幅度提高，因而可以预知定量分析的不确定性研究，将在超声探伤甚至整个无损检测中站着越来越重要的地位。1.3 本文研究内容1利用超声探伤接触法，测得工件缺陷的声程，以及在不同因素影响下的衰减量，并通过半波高度法测得缺陷的直径。2通过所测得的实验数据，参照jjf 1059 1999计算不确定度的要求对声程、当量尺寸、缺陷面积的不确定度进行评定与描述。3通过对超声探伤缺陷定位与定量分析的不确定度的评定，找到影响超声探伤定量分析结果的不确定性因素。

37、4利用计算法，得到超声探伤检测所测的声程、当量尺寸、缺陷面积的可靠性程度。2 实验部分2.1 实验基本原理2.1.1 超声探伤原理超声波探伤是利用超声波在物质中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。它是利用超声能投入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查工件的缺陷的一种方法19,20。当超声波来自工件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与工件底面时就分别发生反射波来，在荧光屏上形成脉冲波形，再根据波形得到缺陷位置与大小21。一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻

38、抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关22,23。本文超声探伤实验中，利用的脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。图1 数字式超声探伤仪原理图2.1.2 接触式超声纵波直射探伤 在本实验中，应用的是接触式超声纵波直射探伤，以接触式超声脉冲回波法进行纵波直射探伤时，通常采用单压电晶片的探头发射高频超声波脉冲，通过适当的耦合剂垂直地射入被检验材料24,25。当材料内部有一反射体（包括缺陷及其他能反射超声的物体）时，超声能量便从该处反射回来，被探头接收，转变为电脉冲信号，经电子仪器放大后再荧光屏上以脉冲波形式显示出来。根据反射

39、回波的有无，回波的幅度及出现回波的范围，可判断反射体的有无、深度位置和大小，根据底波减弱的程度，也可判断缺陷和材质衰减情况。 图2 接触法探伤2.2 仪器、工件(1)cts-2020数字超声探伤仪；图3 cts-2020数字超声探伤仪cts-2020数字超声探伤仪主要技术指标功能单 位技 术 数 据探测范围mm06000（钢纵波），连续可调，最小显示范围5mm脉冲移位mm-101000 （钢纵波）探头零点s0199.9材料声速m/s10009999阻尼高/低脉冲重复频率分10档可调，探测范围1500mm以内时，约20hz500hz ；探测范围大于1500mm时，约20hz200hz工作频率范围

40、mhz0.510，分14 / 0.510两档可选增益调节db0110，分 0.5 / 2 / 6 / 12步进调节检波方式正向、负向、双向抑制%080线性抑制水平线性误差%0.5垂直线性误差%3探伤灵敏度余量db62dac曲线最多能记录10个回波参考点并逐段显示；可改变dac 3线间db距离；可以插入dac回波参考点、修正dac回波参考点。监视闸门2个独立的测量闸门，b闸门可设定为界面波跟踪闸门模式。测量分辨力mm0.1报警信号声光报警（内接蜂鸣器和面板led发光二极管）测量点选择闸门内最高波的峰值和第1回波的前沿。回波评价声程、水平距离、垂直距离、幅值、db差值显示。显示屏5.7高亮度tft

41、液晶显示屏, 320240象素。缩放选择正常和放大两种显示模式。a型回波冻结冻结探伤画面。数据存储器500组数据集，包括探伤状态参量、回波图形、dac 曲线和备注信息等。usb接口1个usb接口，可实现仪器内部存储数据、数据波形向u盘的转存，打印探伤报告。打印机可配用hp-1020、hp-1120、canon-s100sp打印机电源交流电或电池电池类型锂电池组（7.2v 、7.2ah）工作时间h6 （与背景光亮度有关）工作电压v69 dc （外部电源）；6.08.4 （电池）工作温度040重量kg约1.68（不含电池）尺寸mm260 180 78（宽高深）（2）2.5z20n直探头； 图4 直

42、探头的构造（3）cs-2试块；（4）厚度60mm工件（铝合金）2.3 缺陷声程不确定度的评定2.3.1 缺陷声程不确定度的a类评定采用cts-2020 型数字超声波探伤仪器，使用cs-2试块来调整该仪器灵敏度，合理设置仪器的参数（声速为6376m/s，探头零点1.42us。），再对工件的一缺陷进行声程测定，共测10次，测量结果见表1。由表1得10次测量的平均值为39.53mm表1 缺陷声程x测量值序号（次）12345x （mm）39.539.539.539.539.6序号（次）678910x （mm）39.639.639.539.539.5根据贝塞尔公式得到单次实验标准偏差为s(x)=0.04

43、8mm由于重复测量引起的测量不确定度（以相对不确定度表示）为3.84对于该a类的评定分量，其自由度26（在方差计算中，和的项数减去对和的限制数为自由数，它表征实验标准差的可靠程度）为 =n-1=92.3.2 缺陷声程不确定度的b类评定仪器的水平线性影响缺陷的定位精度，仪器的水平线性为0.5%，服从正态分布（k3），其相对标准不确定度：u1.67其值具有较大的可靠性，自由度为v缺陷声程的读数受仪器分辨率的影响（cts-2020分辨率为0.1mm），服从均匀分布（k），其误差为12分辨率，分布范围（-0.05，+0.05），又已知工件厚度为60，则其标准不确定度(以相对不确定度表示)为：u=4.8

44、1估计其可靠性对于b类评定，其自由度实际上是臆测所估计标准差的可靠性。认为所估计标准差越可靠，则自由度就大；反之亦然。则对于该b类评定分量，其自由度为v=2由上可知缺陷的声程合成标准不确定度应由仪器的水平线性、仪器分辨率、水平刻度值重复观测三项标准不确定度合成即 () =1.78自由度为v=133.37 置信水平取95%，则覆盖因子27,28（为获得扩展不确定度，作为合成不确定度乘数的数字因子）为：k=tp()=1.96则其扩展不确定度为u=() tp()=3.49则声程大小为x（1() tp）=39.53（13.49）2.4 缺陷当量不确定度的评定采用超声波对锻件或铸件进行纵波探伤时,当声程

45、大于三倍近场区时，可根据下式求得被检缺陷的当量直径29，即 （1）式中-缺陷反射波与工件平底孔反射波的分贝差-被检缺陷的当量直径0 -工件平底孔直径-被检缺陷的声程-工件的平底孔缺陷声程-缺陷回波幅度与电平的差从式(1) 中可以看出,缺陷当量大小受缺陷位置、工件厚度、衰减量的影响。2.4.1 垂直线性的影响由下式得垂直线性与衰减关系： 式中：-理想波高-实测波高(以下以替代为一次实测波高, h替代为二次实测波高)(1)一次波高的影响锁住一次波，测得一次波高的幅度见表2表2 一次波高幅度测量值序号（次）12345h(%)5557546255序号（次）678910h(%)5859616162第一次

46、波高的幅度均值为53.4%传递函数通过直探头可检测垂直线性，其测量值见表3，其中以vdr表示其垂直线性误差。表3 垂直线性测量值序号（次）12345vdr（%）2.22.32.02.22.2序号（次）678910vdr（%）2.32.32.32.22.0从表3中可以得到该cts-2020的垂直线性误差为2.2，服从正态分布（k=3）,标准不确定度（以相对不确定度表示）：u=其值稳定，自由度为v=仪器的垂直线性的读数也受仪器分辨率的影响（cts-2020分辨率为0.1），服从均匀分布，其误差为分辨率的1/2，分布范围为（-0.05，+0.05），其标准不确定度(以相对不确定度表示)：u=4.81

47、估计读数的可靠性为=50%则其自由度为v=2一次波高的不确定度由以上两项合成，即：u=(2)二次波高的影响同一次波的测量，先锁住二次波，测得二次波高的幅度，见表4表4 二次波高幅度测量值序号（次）12345h(%)2627272627序号（次）678910h(%)2726272726由表4可得二次波高的幅度为16.6%则传递函数仪器的二次垂直线性误差仍为2.2，服从正态分布（k=3）,标准不确定度（以相对不确定度表示）：u=其值稳定，自由度v=同一次波，仪器垂直线性的读数受仪器分辨率的影响（cts-2020分辨率为0.1），服从均匀分布，其误差为分辨率的1/2，分布范围（-0.05，+0.05

48、），其标准不确定度(以相对不确定度表示)：u=4.81估计读数的可靠性为=50%则其自由度为v=2二次波高的不确定度由以上两项合成，即：u=垂直线性误差产生的不确定度为一次波高和二次波高标准不确定度的合成，即：u=0.2662.4.2 耦合剂影响本实验所用的耦合剂为黄油 实验中，明显增加耦合剂的量，改变耦合剂的厚度，测量其衰减量，所得数据见表5。表5 改变耦合剂厚度的衰减量测量值次数（次）12345db（db）5.04.55.55.04.5次数（次）678910db（db）5.04.54.54.55.0由表5的10次测量得试验均值为4.8db根据贝塞尔公式得到单次实验标准偏差为s（d）=0.3

49、5则其标准不确定度：以相对不确定度表示其自由度为由于仪器的分辨率可引起读数误差，则其标准不确定度可表示为u=0.0289以相对不确定度表示估计读数的可靠性为=50%则其自由度可表示为=2可知因耦合剂影响合成的标准不确定度由以上两项合成2.4.3 介质衰减超声波在介质中传播时，随着距离增加，超声波能量逐渐减弱的现象叫做超声波衰减，通常所说的介质衰减是指吸收衰减与散射衰减。超声波在介质中传播时，遇到声阻抗不同的界面产生散乱反射引起衰减的现象，称为散射衰减，而由于介质中质点间内磨擦（即粘滞性）和热传导引起超声波的衰减，则称为吸收衰减或粘滞衰减。通过对工件重复检查10次，可以得到介质衰减，见表6表6 介质衰减测量值次数（次）12345db（db）5.05.04.55.05.0次数（次）678910db（db）5.04.55.05.04.5由表6得10次测量的试验均值为4.85db根据贝塞尔公式得到单次实验标准偏差为s(x)=0.24计算得标准不确定度以相对不确定度表示其自由度为由仪器分辨率引起的读数误差的标准不确定度为以相对不确定度表示估计读数可靠性为=50%则其自由度可表示为=2由上可知介质衰减的合成不确定度为2.4.