JJF 2408-2026 超声波局部放电测试用传感器特性校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2408—2026超声波局部放电测试用传感器特性校准规范CalibrationSpecificationforUltrasonicSensorsCharacteristicsofPartialDischargeTesting2026‑06‑25发布2026‑12‑25实施国家市场监督管理总局发布JJF2408—2026超声波局部放电测试用传感器特性校准规范CalibrationSpecificationforUltrasonicSensorsCharacteristicsofPartialDischargeTestingaaaaaaa丶aaaaaaa丶aaaaaaaaaaaaaaaaa丶丶aaaaaaaaaaaaaaaaa丶归口单位：全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会主要起草单位：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院中国计量科学研究院国家高电压计量站参加起草单位：浙江省质量科学研究院国网山东省电力公司电力科学研究院杭州西湖电子研究所本规范委托全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会负责解释学兔兔提醒您此doc文档为同文件夹的pdf文档批量转换而来，未具体核查doc文档内容.内容以pdf为准.仅供有doc格式需求者参考.如您不需要word版本的文档.下载后删除即可.JJF2408—2026本规范主要起草人：王一帆（国网浙江省电力有限公司电力科学研究院）何龙标（中国计量科学研究院）汪泉（国家高电压计量站）参加起草人：吴白丁（浙江省质量科学研究院）朱振华（国网山东省电力公司电力科学研究院）陈伟中（杭州西湖电子研究所）JJF2408—2026Ⅰ引言 (Ⅱ)1范围 2引用文件 3术语 4概述 5计量特性 5.1频率响应特性 5.2灵敏度最大值 5.3电压幅度线性误差 6校准条件 6.1环境条件 6.2测量标准及其他设备 7校准前的准备与校准方法 7.1校准项目 7.2校准前准备 7.3校准方法 8校准结果表达 8.1数据处理原则 8.2校准证书 9复校时间间隔 附录A传感器灵敏度测量不确定度评定示例 附录B校准原始记录格式 附录C校准证书内页格式 JJF2408—2026ⅡJJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。JJF2408—20261超声波局部放电测试用传感器特性校准规范本文件适用于超声波局部放电测试用传感器（以下简称“传感器”）特性的校准。2引用文件本文件引用了下列文件：JJF1034—2020声学计量名词术语与定义JJF1337—2012声发射传感器校准规范（比较法）GB/T3947—1996声学名词术语GB/T12604.1—2020无损检测术语超声检测DL/T1416—2015超声波法局部放电测试仪通用技术条件凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。3术语JJF1034—2020、JJF1337—2012、GB/T3947—1996界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1接触式传感器contactsensor一种安装或放置在电气设备壳体上，通过接触的方式接收超声波信号的传感器。［来源：DL/T1416—2015，3.2］3.2非接触式传感器non_contactsensor一种通过空间耦合的方式接收超声波信号的传感器。［来源：DL/T1416—2015，3.3］3.3方波脉冲宽度pulsewidthofthesquarewave方波脉冲信号前、后沿分别等于1/2峰值时相应的时间间隔。3.4幅度线性amplitudelinearity信号幅度与其在超声检测仪显示器上的垂直高度之间成正比关系的程度。［来源：GB/T12604.1—2020，5.1.10］3.5灵敏度sensitivity传感器输出电压与输入端电压的比值。灵敏度也可用“级”表示，但基准值必须说明。［来源：JJF1034—2020，3.86，有修改］JJF2408—202624概述传感器可耦合局部放电产生的超声波信号并转化为电信号，实现对局部放电强度的测量和位置的确定。根据耦合介质不同，传感器可分为接触式与非接触式两种。接触式传感器一般采用压电式超声波传感器，由匹配层、压电材料、壳体等部分组成，主要用于变压器、气体绝缘全封闭组合电器和开关柜等设备的局部放电检测。非接触式传感器一般采用电容或压电式超声波传感器，由匹配层、金属化薄膜、壳体等部分组成，主要用于开关柜、电力电缆等设备的局部放电检测。5计量特性5.1频率响应特性接触式传感器工作频率范围一般为20kHz~200kHz。非接触式传感器工作频率范围一般为30kHz~60kHz。两类传感器频率响应的幅值变化一般不大于40dB。注：工作频率范围根据传感器应用场景的不同，可以是20kHz~200kHz或30kHz~60kHz中的某一段频率范围。5.2灵敏度最大值灵敏度（开路时）最大值一般在40dB~120dB［参考值1V/（m·s-1或-80dB~注：灵敏度（开路时）指的传感器不带前置放大器时的灵敏度。5.3电压幅度线性误差传感器的电压幅度线性误差一般不超过±10%。注：以上条款不作为合格性判断依据，仅供参考。6校准条件6.1环境条件环境条件及其要求如下：环境温度20±5）℃;相对湿度55±25）%；供电电压220±22）V50±1）Hz；对非接触式传感器的校准，要求在消声箱内进行，若无消声箱，需按6.2的要求，额外设置吸声结构。6.2测量标准及其他设备接触式传感器的校准设备要求见表1，非接触式传感器的校准设备要求见表2。JJF2408—20263表1接触式传感器的校准设备序号设备名称性能指标1信号发生器具备方波脉冲信号输出功能，电压输出最大允许误差不超过±1%；电压幅值不小于1V；方波脉冲信号宽度小于4μs，上升时间小于信号脉冲宽度的10%2参考传感器通过校准的声发射传感器，其工作频带能覆盖被校传感器，其频率响应特性及灵敏度已知3信号采集与处理装置信号采集装置应由双通道数据采集器和数据处理器组成。幅值测量最大允许误差不超过±2%，数据处理器应具备频谱分析功能4电压放大器在20kHz~200kHz频率范围内，输出电压峰峰值不小于50V5发射换能器宽频带发射换能器或谐振频率高于200kHz超声换能器6前置放大器用于接触式传感器阻抗变换与信号放大，在工作范围内频率响应偏差不超过±0.1dB，增益偏差不超过±0.3dB，输入阻抗不低于10kΩ7试块直径不小于600mm，高度不小于300mm钢制圆柱体，试块两个端面应平整且平行度不超过0.12mm，粗糙度不超过1μm，用2.25MHz的纵波进行检测，试块缺陷产生的回波不大于第一次底面波的10%8砝码1kg及以上质量的砝码。也可用拉力计替代表2非接触式传感器的校准设备序号设备名称性能指标1信号发生器具备正弦波信号输出功能，正弦波频率范围不小于30kHz~60kHz，电压输出最大允许误差不超过±1%；电压幅值不小于1V；总谐波失真小于1%2参考传感器通过校准的空气耦合传感器，其工作频带能覆盖被校传感器，其频率响应特性及灵敏度已知3信号采集装置幅值测量最大允许误差不超过±2%4功率放大器在30kHz~60kHz频率范围内，输出信号平坦度不大于±0.5dB，功率放大倍数不小于12dB5宽频声源工作频率范围不小于30kHz~60kHz，辐射声压级不低于50dB6前置放大器用于非接触式传感器阻抗变换与信号放大，在工作范围内频率响应偏差不超过±0.3dB，输入阻抗不低于10kΩ7消声材料①在30kHz~60kHz频率范围内，吸声系数不小于0.9①无消声箱时使用。7校准前的准备与校准方法7.1校准项目传感器的校准项目如表3所示。JJF2408—20264表3校准项目序号校准项目计量特性条款号校准方法对应条款号接触式传感器校准非接触式传感器校准1频率响应特性.2灵敏度最大值.3电压幅度线性误差.7.2校准前准备7.2.1外观检查传感器的表面应无划伤、裂纹和变形现象。7.2.2耦合剂准备（仅对接触式传感器校准）为使超声波传感器、换能器、试块各接触面获得良好的声传播，校准前需准备耦合剂，一般为水溶性胶、油脂、石蜡、粘结剂等。7.2.3消声材料放置（仅对非接触式传感器校准）如果无法在消声箱内进行校准，为了减少反射波对测量结果的影响，可在被校传感器远离声源1m处竖直放置吸声结构，同时要求声源与传感器形成的轴线自由场半径0.5m附近无明显声反射体。7.3校准方法7.3.1接触式传感器的校准7.3.1.1频率响应特性对接触式传感器，频率响应特性校准按图1接线。发射换能器置于试块一侧的中心位置，被校传感器（参考传感器）置于试块另一侧，两者的中心与轴线处于中心对称位置，各接触面之间填充耦合剂。传感器与试块表面最小静压力应不小于9.8N。信号发生器发出一组脉冲宽度不大于4μs的方波脉冲信号至发射换能器，适当设置电压放大器增益，方波信号经电压发生器放大后，在试块表面产生超声波信号，分别将参考传感器和被校传感器依次放在试块表面同一位置，通过信号采集与处理装置依次采集参考传感器与被校传感器的输出信号。对采集到的时域信号进行傅里叶变换，可以得到被校传感器和参考传感器对激励信号的响应。根据参考传感器的灵敏度和频率响应，可以计算得到被校传感器的灵敏度和频率响应，重复测量3次，取3次测量的平均值作为被校传感器的频率响应。JJF2408—20265234图1接触式传感器频率响应特性校准接线图1—前置放大器；2—被校传感器/参考传感器；3—发射换能器；4—电压放大器傅里叶变换宜采用汉宁窗函数，频率间隔不大于工作频率范围的5%。参考传感器的灵敏度等参量由校准获得，被校传感器的频率为fm时的灵敏度由式（1）给出。式中：S2(fm)——频率为fm下被校传感器的灵敏度，dB；U2(fm)——频率为fm下被校传感器的幅值响应，mV或µV；(fm)——频率为fm下参考传感器的灵敏度，dB；U1(fm)——频率为fm下参考传感器的幅值响应，mV或µV。根据被校传感器在各个频率点（不小于20个点）的灵敏度，可以得出全频率范围内的灵敏度响应曲线。可根据其工作频带确定校准的频率范围，也可根据频率响应起伏不超过40dB的原则确定校准的频率范围。7.3.1.2灵敏度最大值通过7.3.1.1中获得的被校传感器的频率响应特性，可以得到测量频率范围内的灵敏度最大值及其对应的频率点。7.3.1.3电压幅度线性误差对接触式传感器，电压幅度线性误差校准按图1接线。发射换能器置于试块一侧的中心位置，被校传感器置于试块另一侧，两者的中心与轴线处于中心对称位置，各接触面之间填充耦合剂。传感器与试块表面最小静压力应不小于9.8N。信号发生器发出一组脉冲宽度不大于4μs的脉冲信号至发射换能器，适当设置电压放大器增益，使被校传感器信号输出幅值AHN不小于0.2V，记录此时被校传感器信号输出幅值AHN。以AHN作为100%电压幅值的参考值，降低信号发生器输出，分别记录信号发生器输出电压幅值为AHN的50%、25%、12.5%、6.25%、3.12%、1.56%时被校传感器的显示值Ax,50%、Ax,25%、Ax,12.5%、Ax,6.25%、Ax,3.12%、Ax,1.56%，各点的误JJF2408—20266差按式（2）计算。式中：γL——被校传感器电压幅度线性误差；kx——在信号发生器每一设定输出下，相对于被校传感器输出初始值，各校准点显示值所占的百分比；kN——相对于初始信号发生器输出电压幅值的百分比，本规范中设定的值分别为50%、25%、12.5%、6.25%、3.12%、1.56%。计算。式中：Ax,n%——各校准点下，被校传感器的显示值，mV或μV；Ax,100%——被校传感器实测初始值，mV或μV。7.3.2非接触式传感器的校准7.3.2.1频率响应特性对非接触式传感器，频率响应特性校准按图2接线。待测传感器与标准传感器交替放置于正对宽频声源的位置，传感器与声源距离1m。信号发生器以传感器标称频带的10%为步长发出一组频率为fm的正弦激励信号，适当设置功率放大器增益，激励信号功率发生器放大后，在空间产生超声波信号，分别将参考传感器和被校传感器依次放在空间内同一位置，通过信号采集装置依次采集参考传感器和被校传感器的幅值响应。可根据其工作频带确定校准的频率范围，也可根据频率响应起伏不超过40dB的原则确定校准的频率范围。被校传感器的频率为fm时的灵敏度由式（4）给出。式中：(fm)——频率为fm下被校传感器的灵敏度，dB；U2'(fm)——频率为fm下被校传感器的幅值响应，mV或µV；'(fm)——频率为fm下参考传感器的灵敏度，dB；U1'(fm)——频率为fm下参考传感器的幅值响应，mV或µV。根据被校传感器在各个频率点的灵敏度，可以得出全频率范围内灵敏度响应曲线。JJF2408—202673图2非接触式传感器频率响应特性校准接线图1—被校传感器/参考传感器；2—前置放大器；3—功率放大器7.3.2.2灵敏度最大值通过7.3.2.1中获得的被校传感器的频率响应特性，适当调整步长，可以得到测量频率范围内的灵敏度最大值及其对应的频率点。7.3.2.3电压幅度线性误差对非接触式传感器，电压幅度线性误差校准按图2接线。信号发生器发出一个正弦信号，其频率为被校传感器的中心频率，适当设置功率放大器增益，使被校传感器信号输出幅值AHN不小于0.2V，记录此时被校传感器信号输出幅值AHN。以AHN作为100%电压幅值的参考值，降低信号发生器输出，分别记录信号发生器输出电压幅值为AHN的50%、25%、12.5%、6.25%、3.12%、1.56%时被校传感器的显示值Ax,50%、Ax,25%、Ax,12.5%、Ax,6.25%、Ax,3.12%、Ax,1.56%，各点的误差按式（2）计算。8校准结果表达8.1数据处理原则证书中校准结果的末位应与扩展不确定度的末位对齐。8.2校准证书传感器经校准后出具校准证书，校准证书由封面和校准数据页组成。校准证书应至少包括以下信息：a）标题，如“校准证书”；b）实验室名称和地址；c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同d）证书或报告的唯一性标识（如编号每页及总页数的标识；e）客户的名称和地址；f）进行校准的日期，如果与校准结果的有效性或应用有关时，应说明被校对象的接收日期；g）对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；h）本次校准所用测量标准及其溯源性和有效性说明；JJF2408—20268i）校准环境的描述；j）校准结果及其测量不确定度的说明；k）校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识；l）校准结果仅对被校对象有效的声明；m）未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。校准结果测量不确定度评定示例见附录A，校准原始记录格式见附录B，校准证书内页格式见附录C。9复校时间间隔送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。JJF2408—20269附录A传感器灵敏度测量不确定度评定示例本附录参照JJF1059.1—2012对传感器灵敏度的测量不确定度进行评定。A.1测量模型待测传感器的频率为fm时的灵敏度S2(fm)由式（A.1）给出：式中：S2(fm)——频率为fm下待测传感器的灵敏度，dB；U2(fm)——频率为fm下待测传感器的幅值响应，mV或µV；(fm)——频率为fm下参考传感器的灵敏度，dB；U1(fm)——频率为fm下参考传感器的幅值响应，mV或µV。其对数形式见式（A.220lg[S2(fm)]=20lg[S1(fm)]+20lg[U2(fm)]-20lg[U1(fm)]A.2灵敏度合成标准不确定度计算公式当各输入量的不确定度互不相关时，合成标准不确定度为：2(fm)]}=c12u2{lg[S1(fm)]}+c22u2{lg[U2(fm)]}+c32u2{lg[U1(fm)]}频率为fm下待测传感器的灵敏度与幅频响应不相关，频率为fm下参考传感器的灵敏度与幅频响应不相关。式中，灵敏系数c1=c2=1，c3=-1。A.3不确定度评定选用R15a为参考传感器，对被校传感器在150kHz时的灵敏度S2(fm)开展不确定度评定。A.3.1脉冲激励下传感器的幅频响应引入的不确定度分量u1，用B类不确定度评定方法评定。该不确定分量的影响因素包括电压信号采集、电噪声、信号混叠以及其他与瞬态采集过程有关的不确定度分量。由校准证书给出的所用数字示波器电压信号测量不确定度为2%（k=2当仪器设置到最佳动态范围时，产生的不确定度可简单表示为数字示波器采集到的数据最大值的百分比。因此，任何一次测量产生的幅频响应的不确定度就是这次测量的频率响应数据最大值的1%。最大值取决于最低可信值，在测量频率范围内，所测传感器灵敏度的最大值与最小值之差通常不超过40dB。该不确定度JJF2408—2026分量服从均匀分布，包含因子k=3，则：A.3.2参考传感器灵敏度引入的不确定度分量u2，用B类不确定度评定方法评定。由校准证书给出的参考传感器的灵敏度，其扩展不确定度为15%（k=2其引入的标准不确定度为7.5%，换算成dB值为0.63dB，因此参考传感器灵敏度引入的不确定度分量为：u2＝0.63dBA.3.3由误差数据修约引入的不确定度分量u3，用B类不确定度评定方法评定。修约至1dB，服从均匀分布，包含因子k=3，则：u3＝0.5dB/3≈0.29dBA.3.4由被校传感器灵敏度测量重复性引入的不确定度分量u4，用A类不确定度评定方法评定。对被校传感器在频率为150kHz的校准点分别进行10次重复测量，数据如表A.1所示。表A.1重复性测量数据测量序号123456789被校显示值/dB62606366656666606665x=10（x=10（63+58+64+66+65+66+68+60+66+65）dB=63.2dB。其实验标准差sdB单次测量结果xk的标准不确定度u（xk）=s（xk）=2.47dB。实验中采用3次测量的平均值作为结果，因此u4=1.43dB。同样方法，可评定出传感器在工作频率范围内所有点的灵敏度测量结果不确定度。A.4不确定度分量表标准不确定度分量表如表A.2所示。表A.2标准不确定度分量表不确定度分量评定方法分类不确定度来源测量结果分布不确定度分量值1B被校传感器的幅频响应均匀0.23dBu2B参考传感器灵敏度均匀0.63dBu3B数据修约均匀0.29dBu4A测量重复性正态1.43dBJJF2408—2026A.5合成标准不确定度A.5.1经过分析不确定度的来源，各分量互不相关，则A.5.2扩展不确定度计算取包含因子k=2，被校传感器在150kHz时，以绝对值表示灵敏度S2(fm)测量结果扩展不确定度为U=k×uc=2×1.5dB=3.0dBJJF2408—202612附录B校准原始记录格式B.1校准原始记录封面格式（计量技术机构名称）校准原始记录原始记录编号：××××-××××××计量器具名称 型号/规格