JJG(交通) 027-2015 水运工程 非金属声波检测仪

JJG(交通)027—2015水运工程非金属声波检测仪2015-04-24发布2015-07-31实施中华人民共和国交通运输部部门计量检定规程水运工程非金属声波检测仪JJG(交通)027—2015*(100011北京市朝阳区安定门外外馆斜街3号)北京市密东印刷有限公司印刷版权专有不得翻印*2015年8月第1版2015年8月第1次印刷JJG(交通)027—2015水运工程非金属声波检测仪检定规程EngineeringNonmetalUltrasonJJG(交通)027—2015本检定规程经中华人民共和国交通运输部于2015年04月24日批准，并于2015年07月31日起施行。JJG(交通)027—2015本规程主要起草人：倪文军(交通运输部天津水运工程科学研究院)曹玉芬(交通运输部天津水运工程科学研究院)韩鸿胜(交通运输部天津水运工程科学研究院)窦春晖(交通运输部天津水运工程科学研究院)曹媛媛(交通运输部天津水运工程科学研究院)陈允约(交通运输部天津水运工程科学研究院)刘宏华(武汉岩海工程技术开发公司) Ⅲ1范围 12引用文件 1 1 15计量性能要求 15.1发射电压幅值稳定度 15.2幅值准确度 15.3声时值测量准确度 26通用技术要求 27计量器具控制 27.1检定条件 27.2检定项目 27.3检定方法 37.4检定结果的处理 57.5检定周期 5附录A水中超声速度随温度的变化 6附录B检定证书内页格式 7附录C检定结果通知书内页格式 9附录D不确定度评定实例 工Ⅲ本规程代替JJG(交通)027—2004《水运工程非金属声波检测仪》。与JJG(交通)——增加了发射电压幅值稳定度(见5.1);——修改了幅值准确度(见5.2);——修改了空气中声时值相对误差(见5.3.1);——增加了水介质中声时值相对误差(见5.3.2);——增加了检定水池设备(见7.1.2);——删除原附录A计算公式，将其移至正文(见7.3,2004年版的附录A);——增加了水介质声速值准确度测定内容(见7.3.5);——增加了水中超声速度随温度的变化(见附录A);——调整了检定证书与检定结果通知书的相关内容(见附录B和附录C);——增加了测量不确定度评定实例(见附录D)。JJG(交通)027—2004为首次发布。1本规程适用于具有单通道、双通道及多通道收发功能的非其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。声波仪的检测原理方框图如图1所示。每小时优于±5%。幅值相对误差不大于±3%。25.3.1平面换能器空气中声时值测量误差应不大于±1%。5.3.2径向换能器水介质中声时值测量误差应不大于±3%。机内无异常响动。a)室温：(20±5)℃(每小时温度变化应不大于2℃);c)相对湿度：30%~80%。7.1.2检定装置检定装置技术要求包括：a)6位半数字万用表：0.04%ACV;c)信号发生器：1Hz~1MHz,失真度小于0.3%,最大允许误差为±1%;f)温度计：最大允许误差为±0.2℃,分度值为0.1℃;g)数字示波器：DC~100MHz,幅值测量误差优于1.5%。7.2检定项目检定项目见表1。序号首次检定后续检定1外观质量+++2发射电压幅值稳定度++-3幅值准确度++一4空气中声时值测量准确度+++5水介质中声时值测量准确度+++JJG(交通)027—201537.3检定方法7.3.1外观质量采用目测和手检的方式，结果应符合6.1的要求。7.3.2发射电压幅值稳定度7.3.2.1检定装置方框图如图2所示。7.3.2.2将被检声波仪接上负载(1MΩ1/2W电阻),发射电压置于最大，直接用数字示波器测量声波仪发射电压幅值，并在1h内均匀时间间隔测量5次，按式(1)、式(2)计算其最大值至最小值相对平均值的幅度变化范围，结果应符合5.1的规定。式中：u——5次测量的平均值(V);u₁,u₂,U₃,u₄,u₅——5次测量的电压幅值(V);A——电压稳定度；umax——5次电压测量的最大值(V);umin——5次电压测量的最小值(V)。7.3.3幅值准确度7.3.3.1将声波仪选定50kHz的正弦信号作为输入频率值，以稳态方式触发。7.3.3.3将信号发生器输出频率选定为50kHz的正弦信号作为信号源，同时输入声波仪输入口及数字万用表。7.3.3.4调整正弦信号的幅值(该幅值宜略大于示波器显示量程的1/2)。读取数字万用表示值作为标准值，在声波仪上依次从通道一和通道二读取相应信号幅值。7.3.3.5计算各增益条件下幅值读数对于标准值的相对误差，按式(3)计算。结果应符合5.2的要求。式中：δ——增益i倍时的相对误差；Uo;——增益i倍时的标准值(V);u;——增益i倍时的幅值读数(V)。7.3.4平面换能器空气中声时值测量的准确度7.3.4.1将一对常用平面换能器分别放入声程调节装置固定支架和移动支架上端孔口。47.3.4.3调节接收声波使信号幅度达到满幅度的1/5～3/5,首波峰值为满屏显示7.3.4.4使两换能器零距离接触，若声程调节装置无法使两换能器零接触，则应将器间距(声程),距离误差不大于1%。T——空气温度(℃)。7.3.4.7根据测量的10次声程和声波仪显示的声时值，按式(5)计算空气中标准声时值，按式(6)计算声波仪显示的声时值与空气中标准声时值的相对误差。结果应符合V.——空气标准声速值(m/s)。7.3.5径向换能器水介质声时值测量准确度7.3.5.1将径向换能器放入检定水池，分别紧固在固定支架和移动7.3.5.4在0mm～1800mm测量范围内，改变两径向换能器的距离5次，准确测量其7.3.5.5根据5次测量的声程值，按式(7)计算每个测点的水介质标准声时值，按式(8)计算在水介质中声波仪显示的声时值相对误差，结果应符合5.3.2的规定。5Vw——水介质标准声速值(s)。tW——水介质标准声时值(s);所有检定项目经过检定均合格的声波仪发给检定证书，其内页格式见附录B;经过检定实例见附录C。声波仪的检定周期一般不超过一年。JJG(交通)027—20156附录A水中超声速度随温度的变化温度温度一一一7附录B检定证书内页格式检定证书第2页8检定证书第3页9附录C检定结果通知书第2页10检定结果通知书第3页不确定度评定实例非金属超声波检测仪测量结果的评定，主要就是评定平面测试换能器和圆管径向辐射换能器声时测量结果的不确定度。评定方法依据JJF1059.1—2012。D.1平面测试换能器D.1.1数学模型T——空气温度(℃)。u²(△t)=c²(t₁)u²(t₁)+c(L)u²(L)+c²(TD.1.2标准不确定度分量的来源与评定D.1.2.1超声波检测仪声时测量值引入的不确定度分量超声波检测仪声时测量值引入的不确定主要来源是测量重复性引入的不确定度，因此采用不确定度的A类评定方式。对平面测试换能器的声时值做10次独立重复测量，在超声波检测仪上读取10次显示值，记录见表D.1。123456789测量值(μs)计算其单次测量实验标准偏差为u(t₁)=s(x)=0.20μs。D.1.2.2由换能器之间的距离测量引入的不确定度分量由换能器之间的距离测量引入的不确定度分量u(L),其主要来源有两个：直尺本身引入的不确定度分量u(L₁)和距离测量引入的不确定度分量u(L₂)。直尺本身引入的扩展不确定度为0.1mm,k=2,则测量200mm距离引入的不确定度为0.4mm,k=2,则D.1.2.3由温度测量引入的不确定度分量温度测量引入的不确定度分量u(T),其主要来源有两个：温度计引入的不确定度u(T₁)和检定过程中温度变化引入的不确定度u(T₂)。温度计本身的不确定度为0.2℃,k=2,则D.1.3合成标准不确定度u²(△t)=c²(t₁)u²(t₁)+c²(L)u²(L)+c²(TD.1.4扩展不确定度取包含因子k=2,则扩展不确定度：D.2径向换能器D.2.1数学模型t₁——超声波检测仪声时测量值(s);v——声波在水中的声速(m/s);L——两径向换能器的内边缘的间距(m)。水中温度参照附录A,这里取25℃时的声速v=1495.6m/s。D.2.2标准的不确定度分量的来源与评定以检定规程中规定0.06m的测量距离为例，对径向换能器在水中的声时测量误差进D.2.2.1径向换能器测量引入的不确定度超声波检测仪声时测量值引入的不确定主要来源是测量重复性引入的不确定度，因此采用不确定度的A类评定方式。对径向换能器的声时值在消声水槽中做10次独立重123456789测量值(μs)根据式(D.2),计算其单次测量试验标准偏差为u(t₁)=s(x)D.2.2.2直尺引入的不确定度分量由换能器之间的距离测量引入的不确定度分量u(LW),其主要来源有两个：引入的不确定度分量u(LW₁)和距离测量引入的不确定度分量u(L₂)。直尺本身的不确定度为0.1m,k=2,则测量60mm距离引入的不确定度为0.3mm,k=2,则u(L)=√u(LW₁)²+u(L2)²=D.2.2.3水中声速引入的不确定度