PDF《超声波探伤仪检定方法探讨》

超声波探伤仪检定方法探讨 袁淑芳 (山西省计量监督检定测试所 ,太原市 030002) 摘要本文以实例分析了超声波探伤仪衰减器衰减量误差检定存在的问题 ,并提出了合理的判定方法.

本 文还介绍了超声波探伤仪最大使用灵敏度的一种实用检定方法. 关键词 衰减器衰减量 ;

超声波探伤仪 ;

最大使用灵敏度

0 引言 超声波探伤仪是将超声学原理与现代电子信息 技术相结合的一门技术.随着电子信息技术的发 展 ,超声波探伤仪由模拟向数字、 小型和多功能化发 展 ,并被广泛用于锅炉、 高压容器、 船舶、 航空航天、 铁路、 桥梁建筑、 化工机械、 冶金等行业的材料和构 件的非破坏性检测.因此 ,其计量性能直接关系到 检测材料和产品的质量. 目前 ,检定超声波探伤仪所依据的技术文件为 JJ G746 ―

91 《超声探伤仪检定规程》 .检定项目有 : 水平线性误差、 垂直线性误差、 衰减器衰减量误差、 动态范围、 最大使用灵敏度等 ,其中衰减器衰减量误 差对探伤判别小缺陷特别重要.因为衰减器是超声 波探伤仪线性放大器的一部分 ,放大器线性直接影 响示波屏上幅度显示与输入信号大小的线性关系 , 其精度高低决定垂直线性误差和当量读数精度.一 般衰减器以 1dB 、 2dB 、 6dB 、 20dB 步进 ,而规程中明 确规定在工作频率范围内 ,衰减器衰减量误差每 12dB 的工作误差不得超出 ±1dB .如何实现每 12dB 衰减 ,并且找到最大误差 ? 规程中无明确规 定 ,因此 ,不同的理解 ,必然会得到不同的判定结果. 以下以 CTS ―

22 型超声波探伤仪作为被检对象进 行分析探讨.

1 衰减器衰减量误差检定方法 衰减器(增益) 的主要用途是测量回波相对幅度 的大小及步级调节仪器的探伤灵敏度.根据规程采 用被检探伤仪衰减器衰减量与标准衰减器衰减量进 行比较.容易得到表

1 检定结果. 表1衰减器衰减量误差 (dB) 衰减档 0~20 20~40 误差014

013 衰减档 0~2 2~4 4~6 6~8 8~10 10~12 12~14 14~16 16~18 18~20 误差-012 0.

0 - 0.

1 0.

1 0.

1 0.

0 0.

1 0.

1 0.

0 - 0.

1 衰减档 20~22 22~24 24~26 26~28 28~30 30~32 32~34 34~36 36~38 38~40 误差0.

1 0.

0 0.

0 0.

1 0.

0 0.

0 0.

1 0.

0 0.

1 0.

0 这里如何获得每 12dB 衰减器衰减量误差 ? 第一步先分析细调衰减器 ,从表中找出细调衰 减器衰减量每衰减 2dB 误差绝对值最大的衰减档 (0dB~2dB) 和几个相邻的误差符号相同的衰减档 (6dB~10dB ;

12dB~16dB) ,尽可能将这些衰减档包 括在其中 ,组成 12dB 的衰减量 ,得到衰减 12dB (6dB ~18dB) 最大误差为 0. 4dB . 第二步再分析粗调衰减器 ,找出粗调衰减器每 衰减 20dB 衰减量误差绝对值最大的衰减档 (0dB~ 20dB) ,细调衰减器每衰减 2dB 衰减量误差符号与 衰减 20dB 误差相反 ,并且绝对值最大的档位 (0dB ~2dB) .先衰减粗调衰减器 20dB ,再减少细调衰减 检定与规程 ・

36 ・ 计量技术 20051No

1 器8dB (8dB~0dB) 的衰减量 ,得到每衰减 12dB 衰 减器衰减量最大误差为 0. 7dB ,判定衰减器衰减量 误差合格. 在考核中 ,发现有的检定员将被检探伤仪衰减 器以 12dB 、 24dB 、 48dB 步进衰减 ,进行每衰减 12dB 衰减器衰减量误差的检定.得到衰减器衰减误差见 表2所示,每衰减12dB 衰减器衰减量误差为-0. 3dB ,与以上结果根本不相同.这种看似简单 的方法 ,反映的不是每衰减 12dB 衰减器衰减量的 最大误差 ,而且 2dB 档中某一档无信号或误差较 大 ,也很难发 ,对仪器合格判定有很大影响. 表2(dB) 衰减档

12 24

36 48

60 误差-0.

3 - 0.

2 - 0.

2 - 0.

1 - 0.

1 前面介绍的具体判定方法避免了随机组合的复 杂性 ,又可检查出各个档位的好坏 ,并能很快找出衰 减12dB 可能最大工作误差档位 ,有目的进行检定 , 从而保证判定每衰减 12dB 衰减器衰减量误差的正 确. 在检定工作中 ,笔者多次与探伤人员探讨 ,了解 到实际探伤时 ,每衰减 2dB 衰减量使用最为频繁 , 误差太大将直接影响探伤结果 ,并有可能对小缺陷 造成漏检或误判.因此 ,给出每个衰减量程每档衰 减量 (每1dB 、 每2dB 等) 最大允许误差指标很有必 要.

2 检定最大使用灵敏度的实用方法 超声探伤仪检测灵敏度是指探伤仪发现最小缺 陷的能力.即在最小缺陷时的信号幅度应超过噪音 的二倍(信号超过噪音电平 6dB) .最大使用灵敏度 是在被检探伤仪灵敏度达最高时 ,输入给探伤仪最 小的脉冲调制高频信号的峰 - 峰值电压 ,需用示波 器来测量.这里介绍一种实用检定方法 ,只用 ZJ -

2 型超声波探伤仪检定装置就能进行检定 ,使外出 工作变得极为方便.具体操作方法如下 : 1) 将标准装置增益旋钮 G 调到最大 ,粗调衰减 器衰减至 50dB (最大) ,细调衰减器也衰减至 10dB (最大) ,微调衰减器置某一档(如0. 5dB) ,使输出为 易于计算数值. 2) 按M键(使灯不亮) ,用示波器测量标准装置 输出峰 - 峰值电压值 V

0 (这里测量结果为 5mV) , 一般衰减后输出都远大于

400 μV ,还需要借用被检 超声探伤仪的衰减器衰减才能使信噪比为 2∶ 1.假 设探伤仪的衰减器衰减了 28dB 后 ,超声波探伤仪 显示屏显示调制高频信号波幅高度是噪音高度

2 倍.根据 20lg ( V 0/ V x) = 28dB (这里 V

0 为以上用 示波器测量标准装置输出峰 - 峰值电压 5mV , V X 为所求探伤仪最大使用灵敏度) ,可推出 V X = V 0/ 1028/

20 ≈299 ( μV) . 3) 在以后检定中 ,只需要将标准装置的衰减器 和增益旋钮调至上述(1) 中所述的位置 ,此时标准装 置输出峰 - 峰值电压即为 V

0 ,根据借用被检探伤 仪衰减器衰减量 ,从表

3 对应查出被检探伤仪的最 大使用灵敏度值 (将测量 V

0 值代入表

3 计算出结 果 ,随时查用) 即可. 表3被检探伤仪 衰减器衰减量/ dB 最大使用 灵敏度/μV 被检探伤仪 衰减器衰减量/ dB 最大使用 灵敏度/μV 被检探伤仪 衰减器衰减量/ dB 最大使用 灵敏度/μV

20 V 0/

10 27 V 0/ 22.

4 34 V 0/ 50.

1 21 V 0/ 11.

2 28 V 0/ 25.

1 35 V 0/ 56.

2 22 V 0/ 12.

6 29 V 0/ 28.

2 36 V 0/ 63.

1 23 V 0/ 14.

1 30 V 0/ 31.

6 37 V 0/ 70.

8 24 V 0/ 15.

8 31 V 0/ 35.

5 38 V 0/ 79.

4 25 V 0/ 17.

8 32 V 0/ 49.

8 39 V 0/ 89.

1 26 V 0/

20 33 V 0/ 44.

7 40 V 0/

100 检定与规程 计量技术 20051No

1 ・

37 ・ 4) 为了测量准确 ,对标准装置进行中间核查时 , 需考核其输出的稳定性 ,有变化需及时修正.

3 结论 本文以实例说明检定探伤仪衰减器衰减量误差 的具体检定方法和最大使用灵敏度的实用检定方 法 ,对从事超声波探伤仪检定工作的人员具有一定 的参考价值. 参考文献 [1] JJ G746 ―

91 超声探伤仪检定规程

1 中国计量出版社 [3] CTS -

26 超声探伤仪技术说明书

1 汕头超声电子公司超声仪器 厂,2002 [3] ZJ ―

2 超声探伤仪检定装置使用说明

1 中国测试技术研究院 数字电压表 IVI 自动检定系统 季志华 (91458 部队

79 分队 ,海南三亚市 ,572021) 赵军郭占山 (92493 部队

89 分队 ,辽宁葫芦岛 125000) 摘要本文介绍了 IVI 仪器驱动程序的概念 ,及利用数字电压表 IVI 仪器驱动程序 ,在VB610 编程环境下 , 调用 CWIviDmm 控件实现对各种数字电压表自动检定的方法 ,该方法编程即简单又方便 ,效益特别高. 关键词 仪器驱动程序 ;

数字电压表 ;

自动检定

0 引言 在数字电压表自动检定工作实践中 ,为了达到 自动检定的目的 ,自动检定系统软件设计通常采用 的方法是根据不同的仪器生产厂家 ,不同的仪器型 号 ,将各仪器的程控功能码做成相应的代码库 ,在程 序运行时 ,根据不同的仪器型号调用相应的程控码 数据库 ,从而使被检表处于某一测量功能 ,此时标准 源输出相应的标准信号加到被检表的输入端 ,计算 机通过 GPIB 总线控制被检表 ,读取测量数据 ,并进 行处理 ,达到自动检定的目的. 在建立相应仪器型号程控码数据库的时候 ,必 须有相应的仪器编程手册 ,面对这一本本英文说明 书 ,或许是对仪器程控代码的功能的表述的意义不 理解 ,或许不知道发什么程控码 ,在建库中既费时又 费力 ,还得反复试验每条程控码 ,对刚涉足这一领域 设计者来讲总是摸不着头绪.针对上述情况 ,我们 充分利用 NI 公司推出的 IVI( Intercangeable Virtual Instruments 可互换虚拟仪器) 仪器驱动程序 , 在VB610 开发环境中 ,调用 CWIviDmm 控件实现了对 各种数字电压表自动检定.CWIviDmm 控件是 IVI 仪器类驱动控件 ,对它的编程只需设置其属性即可 , 不涉及仪器的程控代码的代码语法问题 ,该方法编 程既简单又方便 ,效益特别高.

1 系统组成及软件框图 系统由 5520A 多功能校准器和被检数字电压 表,GPIB 接口板 ,计算机等组成 ,如图

1 所示.图2为其软件框图. 图1图2从软件框图我们可以看出 ,在该系统运行时 ,首 检定与规程 ・

38 ・ 计量技术 20051No 1