中国和欧洲超声波探伤仪器标准的比较

1、中国和欧洲超声波探伤仪器标准的比较随着我国经济改革开放形势的不断深入发展， 我国的无损检测技术事业也正 在与世界越来越广泛地接轨， 就无损检测技术中的超声检测而言， 目前国内许多 大型企业以及中外合资或外资企业在购买、 使用超声探伤设备时， 都开始要求按 照欧洲标准（EN12668）对超声波探伤仪器的性能及质量进行控制，另一方面， 中国自主创新制造的超声波探伤设备也在开始向国外出口， 同样涉及了与国际应 用标准接轨的问题。 本文欲就笔者的理解， 探讨我国目前应用的有关超声波探伤 仪器性能评定标准与欧洲标准的比较， 希望对我国超声波探伤设备尽早与国际标 准紧密接轨的问题有所促进。欧洲标准（ E

2、N 1 2668 ）包括有三个部分：EN12668-1 无损检测-超声检验设备的特性与认证 -第 1 部分：仪器EN12668-2 无损检测-超声检验设备的特性与认证 -第 2 部分：探头EN12668-3 无损检测-超声检验设备的特性与认证 -第 3部分：综合设备其最大的特点是将仪器、 探头的性能分别评定， 然后再将仪器和探头组合后的系统性能进行评定，因此有其评定方法、使用的评定装置、试块等特色，并且 还涉及对相应性能的指标要求。我国目前应用的相关标准主要有：JJG 746-2004 中华人民共和国国家计量检定规程 -超声探伤仪JB/T 10061-1999 A 型脉冲反射式超声探伤仪通用技

3、术条件JB/T 10062-1999 超声探伤用探头性能测试方法JB/T 9214-1999A 型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法（非等 效采用 JIS Z2344-93 金属材料脉冲反射式超声探伤检验方法）GB/T 18852-2002 无损检测 超声检验 测量接触探头声束特性的参考试块 和方法（等同翻译 ISO 12715:1999 无损检测 超声检验 测量接触探头声束特 性的参考试块和方法）GB/T 18694-2002无损检测 超声检验 探头性能及其声场的表征（等同 采用 ISO 10375:1997E）在实际执行中，目前比较突出的是我国各地的计量部门以行政手段把超声波探伤仪器纳

4、入每年对企业计量控制中的强制检定项目，执行JJG 746-2004中华人民共和国国家计量检定规程-超声探伤仪，因此，在超声仪器方面，本文 主要以JJG 746-2004来与EN12668进行比较，在超声探头方面则主要以JB/T10062-1999超声探伤用探头性能测试方法来与EN12668进行比较，在综合系统性能方面则以JB/T 9214-1999A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测 试方法来与EN12668进行比较。一.要求测试的性能项目方面的差异1 .对超声仪器性能要求测试的项目对比见表1表1超声仪器性能测试项目要求对比项目EN*JJG*允值要求ENJJG物理状态和外观有有目视目视稳定性：

5、温度稳定性有-有-稳定性：预热后稳定性有-有-稳定性：显示晃动有-有-稳定性：电压变化稳定性有-有-发射脉冲：脉冲重复频率有-有-发射脉冲：有效输出阻抗有-有-发射脉冲：发射脉冲频谱有-有-发射脉冲：发射器电压，上升时间，回响和 持续时间有-有-接收器：发射期间发射器到接收器的串扰阻 尼有-有-接收器：发射脉冲后阻塞时间有-有-接收器：动态范围有有有有接收器：接收器输入阻抗有-有-接收器：距离振幅修正有-有-接收器：时间分辨率有-有-接收器：放大器频率响应有-有-接收器：等效输入噪声有-有-接收器：已校正衰减器的精度有有有有接收器：垂直显示线性有有有有接收器：时基线性有有有有监视器闸门：带固定

6、监视器阈的响应阈和开 关滞后有-有-监视器闸门：带可调监视器阈的开关滞后有-有-监视器闸门：开关输出保持时间有-有-比例输出：比例闸门输出阻抗有-有-比例输出：比例闸门输出线性有-有-比例输出：比例闸门输出频率响应有-有-比例输出：比例闸门输出噪声有-有-比例输出：闸门内测量信号位置影响有-有-比例输出：比例闸门输出脉冲形状影响有-有-比例输出：比例闸门输出上升、下降与保持 时间有-有-电噪声电平-有-有最大使用灵敏度-有-有探伤灵敏度余量-有-有分辨力-有有扫描范围-有有数字超声仪器的附加测试：数字超声仪器的时基线性有-有-数字化采样误差有-有-数字超声仪器的响应时间有-有-*EN 1266

7、8-1 (2000.9)，无损检测-超声检验设备的特性与认证-第1部分: 仪器，涉及脉冲式、模拟式和数字式的A显示手动无损检测用超声波检验装置电 气性能的评定方法和验收标准。包括生产商测试、定期和维修测试以及组合设备 测试，并有校验周期的规定。* JJG 746-2004中华人民共和国国家计量检定规程-超声探伤仪，涉及 通用A型脉冲反射式超声探伤仪的首次检定、 后续检定和使用中检定。要求超声 探伤仪的检定周期一般不超过1年。2 .对超声探头性能要求测试的项目对比见表 2表2超声探头性能测试项目要求对比项目EN*JB*丿允求ENJJG制造商名称有探头型号有探头重量与尺寸有连接器型号有换能器材料有

8、换能器形状尺寸有斜探头指标有使用的斜楔材料，延迟有双晶探头的TR可互换连接有非聚焦纵波直探头的保护膜材料有探头的保护膜磨损允差有物理性能有有中心频率，带宽（*回波频率、回波长度）有有*有-脉冲形状（时间与频率）有相对脉冲回波灵敏度（*相对灵敏度）有有*有-距离-振幅曲线（*距离幅度特性）有有*有一阻抗，静态电容（*等效阻抗）有有*有-脉冲持续时间（*回波长度）有有*有-液浸探头聚焦区的焦距和聚焦长度有有液浸探头的聚焦宽度 ,/FONT有有液浸探头的波束发散角（*声束宽度）有有*有接触法单晶直探头的波束发散与侧波瓣（*声束宽 度）有有*有-接触法单晶直探头的波束倾斜角与偏移（*声轴偏 移）有有*

9、有-接触法单晶直探头的焦距（*近场长度）有有接触法单晶直探头的聚焦宽度有有接触法单晶直探头的聚焦长度有有接触法单晶横波斜探头的入射点（*入射点、前沿有有*有距离）接触法单晶横波斜探头的波束角和波束发散角（EN12668-2 （2001.10 ）,无损检测-超声检验设备的特性与认证-第2部分： 探头，要求制 造商随探头提供参数数据；探头 类别包括：中心频 率范围 0.515MHz，液浸法单晶纵波直探头，接触法纵波单晶、双晶直探头，接触法横波单晶直探头，接触法纵波单晶、双晶斜探头，接触法横波单晶、双晶斜探头， 这些探头还各自分为聚焦与非聚焦两种。 声束宽度）有有*有-接触法单晶横波斜探头的波束角（

10、*K值）有有*有-接触法单晶横波斜探头的波束倾斜角与偏移（*声 轴偏斜角）有有*有-接触法单晶横波斜探头的焦距（ JB/T 10062-1999超声探伤用探头性能测试方法，适用于15MHz直探头、斜探头、双晶直探头和水浸探头，未提出验收标准或允差。近场长度）有-有-接触法单晶横波斜探头的聚焦宽度有-有-接触法单晶横波斜探头的聚焦长度有-有-接触法双晶直探头的串扰（*楔内回波幅度）有有*有-接触法双晶直探头的最大灵敏度距离（*焦距）有-有-接触法双晶直探头的轴向灵敏度范围（*聚焦长度）有-有-接触法双晶直探头的横向灵敏度范围（*聚焦宽度）有-有-接触法双晶横波斜探头的串扰有有接触法双晶横波斜探头

11、的入射点有有接触法双晶横波斜探头的波束角和轮廓有有接触法双晶横波斜探头的最大灵敏度距离 （*焦距）有有接触法双晶横波斜探头的轴向灵敏度范围（*聚焦 长度）有有接触法双晶横波斜探头的横向灵敏度范围（*聚焦 宽度）有有直接接触法直探头的始波宽度-有-直接接触法斜探头的空载始波宽度-有-直接接触法斜探头的前后扫查的声束宽度-有-直接接触法斜探头的左右扫查的声束宽度有双晶直探头的声束交区宽度-有-注：表中括号内含EN12668-3:2000（ 2004.8更新）无损检测-超声检验设备的特性与认证-第3部分：综合设备，适用于操作者在现场或车间条件下使用。 仅适用于手工检 测的A-扫描显示的脉冲回波装置，

12、装置具有步进不大于 2dB的增益控制或已校 准的衰减器，并使用接触法试验。号的内容表示我国标准与欧洲标准对应的项目名称。表中括 号内含 JB/T 9214-1999A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法， 在探伤现场条件下测试超声探伤系统的工作性能，包括A型脉冲反射式超声探伤 仪、超声探头及连接它们的高频电缆，测试时只需要使用规定的标准试块而不需 任何电子仪器，不适用于测试超声探伤仪或超声探头的单件性能，只适用于手工探伤，不适用于自动化超声探伤，只适用于包括一般接触式超声直探头或斜探头 的系统，不适用于包括其他类型（例如双晶式、水浸式等）超声探头的系统，只 规定超声探伤系统性能的测试方法，

13、但不提出系统的性能指标或其验收条件。注：表中括号内含*号的内容表示我国标准与欧洲标准对应的项目名称。在我国的其他相关标准中，例如 JB/T 10061-1999A型脉冲反射式超声探 伤仪通用技术条件、GB/T 18852-2002无损检测超声检验测量接触探头声号的内容表示我国的习惯称呼。3 .对探头、电缆与超声仪器组合系统性能要求测试的项目对比见表3。表3组合系统检查：探头、电缆与超声仪器组合项目EN*JB*允差要求校验周期要 求ENJBENJB物理状态和外观有目视每天灵敏度和信噪比（*灵敏度余 量）有有有每周设备增益线性（*垂直线性）有有有每周时基线性有有有每周数字超声仪器的时基线性有有每周

14、脉冲持续时间有有每周探头入射点有有有每天波束角度有有有每天分辨力及盲区-有-束特性的参考试块和方法和GB/T 18694-2002无损检测超声检验探头性能及 其声场的表征中，均没有明确规定仪器、探头以及组合系统的性能指标或验收 标准。二性能指标要求方面的差异欧洲标准中关于超声仪器、探头、组合系统性能指标的要求与我国现行标准差异 很大，现就能够进行对应比较的少数项目指标列于表4。表4欧洲标准与我国现行标准中可对应比较的性能指标对照项目EN*JJG*JB*已校准 衰减器 精度每个频率设置：20dB土 1dB （微 调）；60dB 2dB （粗调）在规定的工作频率范围内：12dB 1dB时基线性误差

15、 1% 2%垂直线性误差从5%90%屏幕高度不等，最高 要求在90%屏幕高度时w 2.2% 8%动态范围至少为100dB 26dB 26dBEN12668无损检测-超声检验设备的特性与认证* JJG 746-2004中华人民共和国国家计量检定规程-超声探伤仪* JB/T 10061-1999A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件三在性能测试方法方面的差异欧洲标准中涉及的性能测试项目种类远超过我国相关标准中的规定，即便在相同或相类似的性能测试项目上也与我国现行的测试方法有较大的区别，涉及使用的试块、测试仪器和辅助器材等都存在较大区别， 最重要的是欧洲标准涉及对 制造商的出厂技术规范中的指标进行校验

16、或者有明确的验收标准（允差）。由于篇幅有限，本文不做这方面的详细对比。应该注意到，在欧洲标准中严格规定了超声仪器、探头分别独立测试的方法 和详细规定了使用的测试装置，而我国标准中涉及的许多性能项目的测试方法实 际上还是在被检超声仪器与探头连接的状况下进行测试，因此，可以说我国超声 仪器、探头的质量控制、 性能指标测试方法等方面要与欧洲标准接轨， 尚存在很 大的差距。仅就所使用的测试装置方面， 举简单的小例子来说， 例如欧洲标准中规定使 用最小带宽100MHz的示波器，而我国标准中则规定使用带宽玄 30MHz的示波 器（甚至为015MHz ），又如欧洲标准中使用了最小带宽 100MHz的频谱分析

17、 仪，或能够进行离散型富里叶变换（DFT）的示波器/数字转换器以及阻抗分析 仪，尤其具有特点的是使用了电磁-声探头（EMA）和接收器、水声接收器、指 向性图形测绘仪等， 对于液浸探头测试使用的水槽也有结构形式、 扫描机械装置 的公差、 水温、 以及反射体尺寸等明确的规定， 而这些在我国标准中也都是欠缺 的。四. 质量管理模式上的不同在欧洲标准 EN12668 无损检测 -超声检验设备的特性与认证中， 除了规定由 制造商（或其代理） 对所生产的超声仪器作代表性抽样测试外， 还规定了逐台超 声仪器进行的测试：1 ）由制造商或其代理，在供应该超声仪器之前（ 0 点测试）；2）由制造商， 业主，或某个

18、实验室， 在超声仪器寿命期间每隔 12 个月验证其性 能；3）在超声仪器修理后。以及在现场定期对使用寿命期间内的整个系统 （超声仪器和探头组合） 进行 测试。我国目前对于超声探伤设备的质量控制主要有三个渠道： 制造厂对产品质量 负责的出厂检验、使用单位的自行检验（按照国家标准规定，作为 II 级无损检 测技术资格等级人员的职责范围和技能要求包括了调整和校准设备） 以及地方计 量部门的强制定期（一年）检定。五建议1 从以上对比情况来看， 有必要尽快修订充实我国有关超声探伤仪、 探头 以及综合系统的技术标准，包括性能项目范围、测试方法、性能指标要求等，特 别是我国目前已经处在广泛应用数字式超声探伤

19、仪的情况下， 也需要尽快对数字 式超声探伤仪的性能指标要求、 测试方法等实现标准化。 这些标准的完善将能大 大促进我国超声检测设备制造企业向更高层次提升， 有利于“中国制造” 更快地 走向世界。2 JJG 746-2004中华人民共和国国家计量检定规程-超声探伤仪第6.5 款规定超声探伤仪的检定周期一般不超过 1年，所规定的检定项目见下表，然而 对于使用中的超声探伤设备校验，通常是在现场进行，并且具有较高的校验频率， 这显然应该由用户自己进行。JJG 746-2004的检定项目表中例如外观检查、水 平线性误差、垂直线性误差、探伤灵敏度余量、分辨力、动态范围、电噪声电平 等项目其实都属于企业中II级无损检测技术资格等级人员的日常工作范畴。JJG 746-2004中华人民共和国国家计量检定规程-超声探伤仪 表1检定项目表序号检定项目首次检定后续检定使用中检验1外观检杳+2水平线性误差+3衰减器衰减误差+-4垂直线性误差+5动态范围+-6电