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》檢定規程的內容，本文結合實際的工作，對超聲探傷儀垂直線性的測量不確定度進行了評定，對實際的檢定工作有一定的參考價值。

關鍵詞：超聲探傷 不確定度 計量檢定

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

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

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

檢定依據：JJG 746-2004《超聲探傷儀》。

環境條件：溫度22℃，相對濕度50%RH。

檢定標準器：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置為“雙”，抑制設置為“0%”，帶寬為0.5～4MHz，調節檢定裝置的頻率為2.5MHz，同時調節衰減旋鈕，使在探傷儀顯示屏上適當讀數位置處，有穩定的100%滿刻度信號，同時，檢定裝置有30dB以上的衰減余量。調節衰減旋鈕，依次記下每衰減2dB時信號幅度的百分數，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類評定相結合的方式進行。

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|為垂直線性最大負偏差的絕對值，以%表示。

2 方差和靈敏度系數

因為|?+max|和|?+max|互不相關，所以合成方差為：

式中靈敏度系數：

3 標準不確定度的評定

3.1 輸入量垂直線性最大正偏差的絕對值標準不確定度來源

測量重復性引入的標準不確定度分項μ1。

ZJ-2A檢定裝置引入的標準不確定度分項μ2。

（1）由測量重復性引入的標準不確定度μ1。

超聲探傷儀開機預熱穩定后，以最大正偏差所對應的總衰減量為測量點，在同條件下連續測量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

單次測量實驗標準差；單次測量標準不確定度μ1=s=0.084%。

（2）ZJ-2A檢定裝置引入的標準不確定度分項μ2。

此處采用B類評定方法，依據檢定裝置的校準證書，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+的標準不確定度的合成。

由于以上各量互相獨立不相關，所以：

3.2 輸入量垂直線性最大負偏差的絕對值標準不確定度來源相同

（1）由輸入量讀數分散性引入的標準不確定度μ1。

在重復條件下連續測量10次，得到最大負偏差的測量列（%）：

0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.4 0.3

單次測量實驗標準差：

單次測量標準不確定度。

（2）ZJ-2A檢定裝置引入的標準不確定度分項 。

依舊采用B類評定方法，所以：

（3）輸入量的標準不確定度的合成。

由于以上各量互相獨立不相關，所以：

4 標準不確定度匯總表

標準不確定度匯總表見表1。

5 合成標準不確定度的評定

6 擴展不確定度評定

取包含因子k=2，則：

7 超聲探傷儀垂直線性誤差檢定結果的擴展不確定度報告

U=1.2% k=2

8 結語

無損檢測是國家工業生產的有效工具，在一定程度上反映了一個國家的工業水平。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程的要求，是否能夠正常工作，將直接影響到許多行業的正常生產工作。所以，其計量參數的準確性就成為超聲探傷儀能否滿足無損檢測要求的關鍵。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進行分析評判，能夠保證其數據準確可靠、方法科學合理并且實際操作性較強。

參考文獻

[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].中國質檢出版社，2012.

[3] 楊鳴.超聲探傷儀檢定裝置校準方法探究[J].輕工標準與質量，2016（4）：33-34.endprint