GBT 28880-2012 无损检测 不用电子测量仪器对脉冲反射式超声检测系统性能特性的评定

N77无损检测不用电子测量仪器对脉冲反射式超声检测系统性能特性的评定2012-11-05发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布I Ⅲ 1 13术语和定义 2 2 2 3 3 36.3垂直极限和垂直线性 66.4分辨力 6.5灵敏度和噪声 6.6经过校准的增益控制器准确度 6.8斜射检测的灵敏度和分辨力 7.1总则 8精密度和系统误差 9关键词 附录A(资料性附录)专门设计的图6所示分辨力参考试块 附录B(资料性附录)许用的RB-RA型、RB-RC型、RB-E型参考试块 附录C(资料性附录)采用斜射技术检测时的灵敏度和分辨力测定方法 Ⅲ本标准使用重新起草法修改采用ISO18175:2004《无损检测不用电子测量仪器对脉冲反射式超·用技术内容相当的GB/T11259—1999代替了ASTME428-2000(见6.4.2);·用等同采用国际标准的GB/T12604.1代替了ISO5577(见第3章);·在文件清单中增加了等同来用国际标准ISO2400:1972的GB/T19799.1—2005(见附录·在文件清单中删除了ISO18175;2004原引用的JISZ2352,并将ISO18175:2004引用JISZ2352的内容直接编写成本标准的条款(见6.4.5和6.4.6)。1无损检测不用电子测量仪器对脉冲本标准也可用于评定采用脉冲波列和A型显示(射频或视频)的超声检测仪。本方法适用于车间于系统状态不改变或无替代部件的重复使用的系统。本标准不能代替对用于检测给定材料系统的GB/T12604.1无损检测术语超声检测(GB/T12604.1—2005,ISO5577:2000,IDT)GB/T19799.1—2005无损检测超声检测1号校准试块(ISO2400:1972,IDT)ASTME114.接触法直射声束超声脉冲回波检测操作规程(ASTME114-1995,Standardpracticeforultrasonicpulse-echostraight-beamexaminationbythASTME127铝合金超声标准参考试块的制作和检验操作规程(ASTME127-1998,Standard2immersedultrasonicexaminationbythereflectionIEEE标准100美国电气电子工程师协会(IEEE)电工和电子术语词典(IEEEStandarddictionaryofelectricalandelectronicterms,Wiley-interscience,NewYork)GB/T12604.1和IEEE标准100界定的术语和定义适用于本文件。5.1本标准描述的方法适用于车间和现场条5.3尽管本标准包括了多种重要性能，然而5.7对系统进行评定或校准的频次在本标准中未5.9本标准描述的评定方法一般能适用于采36.1.5当采用接触法检测时，应稳固地放置探头，并确保耦合条件的变化不会影响检测结果，见4试块尺寸表图1中的尺寸公差A1B1C1D1E1H1TW1所有表面：图1推荐用于评定水平线性和垂直线性的试块控制器，以显示11个无干扰的背面回波。在检测每个背面回波位置之前，将每个背面回波幅度调整至全屏幅度的50%。再调节各扫描控制器(范围、微调或延迟),使第三和第九个背面回波的前沿分别位于全屏宽度的20%和80%处(依次将每个背面回波调至全屏幅度的50%)。当第三和第九个背面回波精确对准上述的20%和80%全屏宽度位置后，将其他各个背面回波相对全屏宽度的位置读出并记录下来。如果检测仪上没有扫描延迟控制器时，则将第二和第八个背面回波分别对准全屏宽度的20%和580%位置，将始脉冲起点和其余多个背面回波相对全屏宽度的位置读出并记录下来。允许采用的替代方法：将参考试块第一个背面回波的前沿调整到水平标尺刻度的零点，第六个背面回波的前沿调整到水平标尺满刻度处。观察并记录第二至第五个背面回波的位置分别与水平标尺满刻度的20%、40%、60%和80%标尺刻度的偏差，用该偏差表示时基线非线性的程度。6.2.4数据的分析处理6.2.4.1水平极限是以长度单位毫米表示的，是显现在显示屏水平标尺刻度线内的最大可用扫描长度。除非另有说明，一般都假设该极限值代表100%水平标尺的满刻度。如不能达到满刻度，则表明检测仪工作可能不正常。6.2.4.2水平线性检测结果可用表格形式表示，或绘制成图2所示的图。通过两个设置基准点的直线表示理想线性，而偏离此直线的位移量称为偏差(以标尺满刻度的百分数表示)。例如图2所示的检测点(第六个背面回波位于标尺满刻度的55%处),其偏差为标尺满刻度的5%。以“最差”的检测点表示最大的非线性度。用全部落在一个规定允差之内的一组连续检测点表示线性范围。图2处理测定水平线性数据的示例6度进行比较所做的评定。本标准中描述了双6.3.2方法A有效的高度范围内对这两个信号进行比较。用HA和Hs(HA>Hg)分别表示这两个信号的幅度值。有足够的调整余量，能将HA(回波幅度较大者)从全屏幅度的10%调至全屏幅度的100%。操纵探头整增益控制器，使HA以10%或更小的增量从全屏幅度的10%调至100%,按6.1.4规定的读数准确度7表1用方法A通过双信号(比值)法测定垂直线性范围时供选用的初始值HA和与HA相对应的比值为1.8～2.2的Ha值注：当采用优选值时，可直接从图3的数据曲线图中测定垂直线性范当增益增大时，在有效的垂直标尺刻度范围内，从一个大的反射体(例如参考试块的表面)上能够测得的最大乘直偏移量(对视频信号而言，是指基线至峰值；对射频信号而言，是指峰-峰值)称为垂直极限。出具的报告中该极限值以长度单位毫米表示，并要注明其等效刻度格数。除非另有说明，假定该极限值代表垂直标尺满刻度的100%,无法达到标尺满刻度偏移量时，则表明检测仪工作可能不正常。线性检测数据可用表格形式表示，最好用曲线图表示。除非有关文件另有规定，垂直线性范围宜采用图3所示的方法通过作图确定。如果最初确立的是优选设置条件(HA=60%FS,Hg=30%FS),则可将检测结果直接绘制在图3所示的标尺上。两条极限值曲线图示了Hg的刻度允差是从所设定的基准点处士1格开始(考虑了读数误差),到两端点的士6格为止。理想线性定义为从原点通过基准点再延伸至垂直标尺满刻度的一条直线。在确定线性范围时，将相邻的各数据点连接起来，并标出位于基准点上、下方与极限曲线相交的第一个点的坐标。线性上限值由曲线交点所对应的HA值给出，线性下限值则由曲线交点所对应的Hs值给出。若不能获得优选的设置值，则应按同样的方法作出新的线性直线并确定相应的极限值。8X--H₈,以水平标尺满刻度的百分数(%FS)表示；Y——HA,以垂直标尺满刻度的百分数(%FS)表示；1——理想直线。6.3.3方法B92—发射端；图4推荐用于测定垂直线性(方法B)和进行增益控制器校准的系统配置图在单探头的配置中，脉冲发生器和衰减器输入端是并联的。因此，为了将脉冲发生器隔离并在输入超过其额定值时保护衰减器，可能需要使用降压电阻器。而在采用双探头的配置中，则不需进行隔离。由检测介质所提供的声程长度宜足以把始脉冲(或任何检测仪的互相干扰)与所需要的信号分开，所谓的所需要的信号通常是指第一次背面回波或界面回波(单探头法),或第一个穿透信号(双探头法)。在大多数检测情况下，采用50mm水中声程或150mm金属(如铝合金)中声程即可满足要求。6.3.3.2检测方法将外部衰减器的衰减量置于约30dB,再调整检测仪的扫描和增益控制器，在读数允差内(即不超过2%FS或更小),使显示屏中央形成一个全屏幅度50%的信号。以1dB步进逐渐减小外部衰减量，直至达到全屏幅度100%为止，并记录每一步进的信号幅度以标尺满刻度的百分数表示。重新调整外部衰减器，使信号再次达到全屏幅度50%,并将外部衰减量以2dB步进逐渐增大，共增进五挡，然后再以4dB步进逐渐增大衰减量，直到信号基本消失为止。记录每一步进的信号幅度。与相对衰减量对应的垂直信号幅度与相对衰减量对应的垂直信号幅度0000245689865432Hx是经过校准的检测装置上垂直标尺指示的读数值。Hr是理想线性响应的理论值。得到的幅度读数值，其差值(可以是正值或负值)就是偏离理想直线的偏移量，示。在所有显现的规定极限值内的一系列幅度值中，从最小值一直到最大值的范围，称为线性范围。作图法需要采用对数标尺或进行反对数运算，以获得直线的线性图。便于使用的优选形式如图5所示。偏离了理想直线的偏移量能直接以标尺满刻度的百分数读出；而垂直线性范围则通过图5所示的两条极限值线确定。对于规定的任何允差值，都可采用类似的方法作出不同的极限值线。图5采用方法B(输入/输出法)测定垂直线性范围用的数据曲线图A—A6.4.3检测方法根据所检测的规定型式的检测仪的周期检验标准的规定，确定所需用的试块、频率、探头和检测条到全屏幅度的80%。使用该试块，调节检测仪的控制器，将系统灵敏度调整到规定的水平，而又不过多降低分辨力。为了获得最佳的灵敏度-分辨力性能，常需调整脉冲长度以及一个或多个增益控制器。当采用液浸法检测时，要使探头横向移动，从而获得最大的孔信号幅度，并要使探头与界面保持垂直。按规定可能需要较大的增益，因而除了在调整相对于界面的垂直度以获得最大信号以外，之后不要再降低增益。入射面和背面分辨力测定方法如下：确保使界面信号达到最大(必要时可降低灵敏度)。如果从所需要的任一检测孔获得的显示回波最高达不到全屏幅度的80%或更高时，应增大灵敏度直至达到为止。除非有关文件另有规定，在上述条件下，只有满足了下述要求才能认为一个孔被分辨出来了：即孔的显示回波能清晰地与相邻的界面回波分开，分开处幅度不超过全屏幅度的20%;当移动探头至所检测孔的信号消失时，在整个检测范围内的杂波要不大于全屏幅度的20%,如图7所示。如果由于试块尺寸的限制而无法达到上述要求时，应选用具有较长金属声程的相似类型的试块进行检测。当这两种方法都不能使用时，则要估计出孔信号附近处的剩余噪声，并在检测报告中记录这种限制情况。如果还要求测定近表面区域内的线性，例如评定图8调整检测仪控制器，使可分辨的信号幅度达到全屏幅度的80%,然后使用校准过的增益控制器，以较小步进降低灵敏度，直至其福度达到全屏幅度的20%。记录所需要的增益变化量(单位为分贝)。图7测定近表面和背面分辨力时显示器的典型响应入射面和背面分辨力由从检测孔底面至相应表面的金属声程、孔径和用来调整检测灵敏度的参考试块(如果不采用分辨力试块中的指定孔)确定。在分辨力检测范围内，响应的非线性由12dB与检测孔显示回波从全屏幅度的80%降至20%时所需的增益变化量的增量二者的差值(单位为分贝)表示。6.4.5许用的替代方法以及背面分辨力的定义经用户同意，可采用下述型式的替代参考试块：带有多个距试块基准背面不同距离平面的大平底试块如附录B中图B.1所示的RB-RA型试块和带有多个距入射面不同距离的直径为4mm的平底孔试块如附录B中图B.2所示的RB-RC型试块。可以使用下述的分辨力替代定义：来自相邻的不同平面的两个幅度为显示屏全屏幅度100%的回波信号，在其相交处的幅度为全屏幅度的3%(-30dB)时，检测仪显示的两平面间的距离；或幅度为显示屏全屏幅度100%的背面回波与另一个平面背面回波信号相交处的幅度为全屏幅度的3%2)(-30dB)时，检测仪显示的背面与另一不同平面间的距离。这里术语“全屏幅度100%”涉及的垂直偏移的最大线性范围由相关文件规定的线性极限值定义。6.4.6许用的替代方法以及近表面(入射面)分辨力的定义带有多个距入射面不同距离的直径为4mm的平底孔。在这种情况下可替代的分辨力定义是：一个幅度为全屏幅度100%的平底孔信号与入射面信号相交处的幅度为全屏幅度的3%(-30dB)时，检测仪显示的平底孔底面与入射面间的距离。6.5灵敏度和噪声6.5.1重要性灵敏度是衡量检测系统探测来源于尺寸、几何形状或距离而产生的相应小幅度信号不连续能力的参数。噪声能够掩盖不连续信号，从而限制不连续的可探性。噪声的来源可能是电学或声学的，如果噪和信噪比是相互关联的，对它们的评定宜在相似的检测条件下进行。除非所检测的规定型式的检测仪的周期检验标准另有规定，检测用参考试块应从符合6.4.2a)中规定的一组面积和(或)幅度的铝合金标准参考试块中选取。这样的试块能够作为评定系统性能的比较基准，但如果需要其他特定材料或检测条件下的数据，应使用适当的特殊试块。当选用6.4.2a)中规定检测频率(0.4～1.5)MHz(1.0～2.5)MHz(2.0～10.0)MHz试块代号5-0300～8-03002-0300～6-03001-030 1——Φ0.4mm;2——ΦC.8mm;3——Φ1.2mm5—Φ2.0mm;6——Φ2.4mm;7——Φ2.8mm,8—φ3.2mm。6.5.3检测方法将检测仪的灵敏度降至最低，测定当产生幅度至少为全屏幅度的60%,且在检测范围内基线噪声不大于全屏幅度的20%时的最小孔尺寸。如果参考试块尺寸允许，可将探头从检测孔轻轻移开，测得的在信号所在的相同区域内的噪声也不应超过全屏幅度的20%。否则，应按6.4.3规定的检测方法测定噪声。如果信号幅度大于全屏幅度的60%时，要将试块编号、噪声电平和信号幅度记录下来。如果在最高灵敏度时噪声超过了全屏幅度的20%,则减小增益使噪声降低到全屏幅度的20%,然后测定最小的孔，使其回波幅度达到全屏幅度的60%或更大些，并将试块编号、噪声电平、信号幅度和增益的减小量(单位为分贝)记录下来。如可用的最小孔所产生的显示信号超过了全屏幅度的100%,使用增益控制器将孔的显示信号降至全屏幅度的60%,并记录保持噪声不超过全屏幅度的20%时所用的增益量6.5.4.1灵敏度定义为：检测仪在信噪比大于或等于3:1,并在所需要的增益控制器设置值(即最大增益或保持噪声不超过全屏幅度20%时的合适的增益量)下，要求产生的信号幅度为全屏幅度的60%时显示的规定孔尺寸或检测距离。6.5.4.2系统噪声如果在最高灵敏度时，其幅度小于全屏幅度的20%,则用最高灵敏度时的噪声幅度峰值表示；否则用使噪声下降，并使可用的最小孔回波幅度降为不低于全屏幅度的60%时增益的减小量(单位为分贝)表示。按此规定，在检测报告中宜同时报告总噪声和电噪声值。图8测定灵敏度和噪声时显示器的典型响应6.5.5许用的灵敏度检测替代方法以及数据的分析处理经用户同意可以使用的测定检测仪“灵敏度余量”的方法是：设定并记录而产生全屏幅度的10%噪声峰值时增益控制器的值。然后将探头耦合到有关文件规定了指标的合适的参考试块上，记录参考试块的信号达到全屏幅度50%时增益控制器所设定的值与“非耦合”产生的噪声峰值达到全屏幅度10%时增益控制器的值之差为“灵敏度余量”,单位为分贝。6.6经过校准的增益控制器准确度6.6.1重要性当通过与一个参考信号进行比较对回波信号幅度做定量检测时，应使用经过精确校准的增益控制器，尤其是参考信号幅度与回波信号幅度相差较大时就更要这样做。在进行此项检测时，都假定增益控制器是以惯用的分贝为单位校准的。有关增益控制器的术语与定义参见6.1.2。回波尽可能近似地回复至全屏幅度60%的参考线上。在校正过程中，使用1.0dB或合适的较小衰减增量，宜使所调整的幅度始终处在全屏幅度的56%～64%之间，将增益控制器和外部衰减器的新调定