超聲探傷儀垂直線性檢定中的測量不確定度評定

何浩源

摘 要：依據(jù)JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》和JJG 746-2004《超聲探傷儀》檢定規(guī)程的內(nèi)容，本文結(jié)合實際的工作，對超聲探傷儀垂直線性的測量不確定度進(jìn)行了評定，對實際的檢定工作有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：超聲探傷 不確定度 計量檢定

中圖分類號：TH878.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（c）-0111-02

在工業(yè)無損探傷中，超聲波探傷儀是一種便攜式儀器，它能夠方便、迅速、無損傷、準(zhǔn)確的進(jìn)行工件內(nèi)部缺陷（如氣孔、裂縫、疏松、雜質(zhì)等）的檢測、定位、評估和判斷。使用環(huán)境不受限制，廣泛應(yīng)用在壓力容器、航天航空、電力、石油化工、船舶制造、機(jī)械制造、金屬加工、鐵路、高校等各個行業(yè)。

在超聲探傷儀的檢定校準(zhǔn)中，垂直線性是最典型的指標(biāo)之一，本文就對垂直線性作測量不確定度的評定。

檢定依據(jù)：JJG 746-2004《超聲探傷儀》。

環(huán)境條件：溫度22℃，相對濕度50%RH。

檢定標(biāo)準(zhǔn)器：ZJ-2A型超聲探傷儀檢定裝置 頻率范圍（0.5～15）MHz，衰減范圍（0～81）dB。

被檢對象：數(shù)字超聲探傷儀，型號HS610e。

檢定方法：將探傷儀與檢定裝置相連接，探傷儀的工作方式設(shè)置為“雙”，抑制設(shè)置為“0%”，帶寬為0.5～4MHz，調(diào)節(jié)檢定裝置的頻率為2.5MHz，同時調(diào)節(jié)衰減旋鈕，使在探傷儀顯示屏上適當(dāng)讀數(shù)位置處，有穩(wěn)定的100%滿刻度信號，同時，檢定裝置有30dB以上的衰減余量。調(diào)節(jié)衰減旋鈕，依次記下每衰減2dB時信號幅度的百分?jǐn)?shù)，直到衰減26dB，然后將實測值與理論值相比較，取其最大正偏差與最大負(fù)偏差的絕對值之和，即為垂直線性誤差。

評定過程采用A類評定與B類評定相結(jié)合的方式進(jìn)行。

1 測量模型

?=|?+max|+|?-max|

式中：

?為垂直線性誤差，以%表示；

|?+max|為垂直線性最大正偏差的絕對值，以%表示；

|?-max|為垂直線性最大負(fù)偏差的絕對值，以%表示。

2 方差和靈敏度系數(shù)

因為|?+max|和|?+max|互不相關(guān)，所以合成方差為：

式中靈敏度系數(shù)：

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

3.1 輸入量垂直線性最大正偏差的絕對值標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源

測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項μ1。

ZJ-2A檢定裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項μ2。

（1）由測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ1。

超聲探傷儀開機(jī)預(yù)熱穩(wěn)定后，以最大正偏差所對應(yīng)的總衰減量為測量點(diǎn)，在同條件下連續(xù)測量10次，得到最大正偏差的測量列（%）：

1.3 1.3 1.2 1.5 1.4 1.4 1.3 1.3 1.4 1.3

單次測量實驗標(biāo)準(zhǔn)差；單次測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ1=s=0.084%。

（2）ZJ-2A檢定裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項μ2。

此處采用B類評定方法，依據(jù)檢定裝置的校準(zhǔn)證書，在2.5MHz頻率，檢定裝置最大測量誤差為0.5%，以均勻分布考慮，k，所以：

（3）輸入量Δ+的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成。

由于以上各量互相獨(dú)立不相關(guān)，所以：

3.2 輸入量垂直線性最大負(fù)偏差的絕對值標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源相同

（1）由輸入量讀數(shù)分散性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ1。

在重復(fù)條件下連續(xù)測量10次，得到最大負(fù)偏差的測量列（%）：

0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.4 0.3

單次測量實驗標(biāo)準(zhǔn)差：

單次測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

（2）ZJ-2A檢定裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項 。

依舊采用B類評定方法，所以：

（3）輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成。

由于以上各量互相獨(dú)立不相關(guān)，所以：

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表見表1。

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

6 擴(kuò)展不確定度評定

取包含因子k=2，則：

7 超聲探傷儀垂直線性誤差檢定結(jié)果的擴(kuò)展不確定度報告

U=1.2% k=2

8 結(jié)語

無損檢測是國家工業(yè)生產(chǎn)的有效工具，在一定程度上反映了一個國家的工業(yè)水平。在多種無損檢測方法中，超聲檢測占有重要的位置。因此超聲探傷儀是否符合計量檢定規(guī)程的要求，是否能夠正常工作，將直接影響到許多行業(yè)的正常生產(chǎn)工作。所以，其計量參數(shù)的準(zhǔn)確性就成為超聲探傷儀能否滿足無損檢測要求的關(guān)鍵。本文介紹的方法通過實驗驗證，可以較好地對超聲探傷儀的代表性計量參數(shù)進(jìn)行分析評判，能夠保證其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、方法科學(xué)合理并且實際操作性較強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1] JJG 746-2004，超聲探傷儀[M].中國計量出版社，2004.

[2] JJF 1059.1-2012，測量不確定度評定與表示[M].中國質(zhì)檢出版社，2012.

[3] 楊鳴.超聲探傷儀檢定裝置校準(zhǔn)方法探究[J].輕工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016（4）：33-34.endprint