JJF 1447-2014 衍射时差法超声探伤仪校准规范 JJF1447-2014 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

中华人民共和国国家计量技术规范JJF1447—2014
衍射时差法超声探伤仪
校准规范
Calibration Specification for Ultrasonic Flaw DetectorsbyTime-of-FlightDiffraction
2014-02-14发布
2014-05-14实施
国家质量监督检验检疫总局发布JJF1447-2014
衍射时差法超声探伤仪
校准规范
Calibration Specification for Ultrasonic FlawDetectors by Time-of-Flight Diffraction归口单位：全国声学计量技术委员会起草单位：中国计量科学研究院北京时代之峰科技有限公司
北京邹展麓城科技有限公司bzxz.net
中国特种设备检测研究院
本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释JJF1447—2014
本规范起草人：
JJF1447-2014
边文萍（中国计量科学研究院）杨平（中国计量科学研究院）
彭雪莲（北京时代之峰科技有限公司）朱岩（中国计量科学研究院）
王超（北京邹展麓城科技有限公司）胡斌（中国特种设备检测研究院）引言
1范围·
引用文件
3术语
3.1衍射时差法（TOFD)
TOFD图像
直通波
底面反射波·
探头中心间距（PCS）
探头延迟
缺陷深度·
缺陷自身高度.
缺陷长度
概述·
计量特性
接收器带宽
5.2发射脉冲上升时间
5.3上表面盲区.
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缺陷深度、高度及长度测量误差6校准条件·
6.1环境条件
6.2测量标准及其他设备
7校准项目和校准方法
7.1校准项目·
7.2校准方法
8校准结果表达
8.1校准数据处理..
8.2校准证书.
校准结果的测量不确定度评定
9复校时间间隔·
附录A推荐的探伤仪校准记录的内容附录B推荐的超声探伤仪校准证书内页格式附录C典型的对比试块
附录D比对试块≤400mm厚钢的探头推荐性选择附录E衍射时差法超声探伤仪缺陷深度测量误差不确定度的评定实例(I)
（2）
（3）
（3）
（3）
JJF1447-2014
本规范是依据JJF1071一2010《国家计量校准规范编写规则》的编写要求和格式编写的。
本规范对GB/T23902一2009《无损检测超声检测超声衍射声时技术检测和评价方法》中对设备要求中较重要的指标做了计量性能的要求，即计量性能中纳人了缺陷深度、缺陷高度、缺陷长度及上表面盲区等几项检测内容。并参照《焊缝无损检测-超生检测-衍射时差技术（TOFD）的利用》ISO10863-Welding-Useoftime-of-flightdif-fractiontechnique（TOFD）fortestingofwelds）对衍射时差法探伤仪器、探头、扫查装置及编码器进行了综合评价。本规范为首次发布。
1范围
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衍射时差法超声探伤仪校准规范本规范适用于采用超声波衍射时差法（time-of-flightdiffraction，TOFD）原理的超声探伤仪（以下简称探伤仪）的校准。2引用文件
本规范引用下列文件：
JJF1001—2011通用计量术语及定义JF1034—2005声学计量名词术语及定义GB3102.71993声学的量和单位
GB/T3947—1996声学名词术语
GB/T12604.1无损检测术语超声检测GB/T239022009无损检测超声检测超声衍射声时技术检测和评价方法GB/T27664.1—2011无损检测超声检测设备的性能与检验第1部分：仪器NB/T47013.10承压设备无损检测第10部分：衍射时差法超声检测凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范：凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。3术语
JF1001—2011和JJF1034-—2005、GB/T12604.1和JB/T4730.14730.6界定的以及下列术语和定义适用于本规范3.1衍射时差法（TOFD）timeofflightdiffraction，TOFD[NB/T47013.10，3.2利用缺陷端点的衍射波信号发现缺陷和测定缺陷尺寸的一种超声检测方法。3.2TOFD图像TOFDimage
TOFD扫查数据的二维显示，由扫查过程中采集的A扫描信号连续拼接而成。3.3直通波lateralwaveNB/T47013.10，3.5]同组两个TOFD探头之间在平面或曲面上以最短路径传播的声波。3.4底面反射波backwallechoNB/T47013.10，3.67从发射探头经底面反射到接收探头的超声波。3.5探头中心间距（PCS）probecenterseparation，PCS［NB/T47013.103.7一组探头对的两只探头人射点之间的距离。3.6探头延probedelay
超声波在探头模块内的传播时间。3.7缺陷深度flawdepthENB/T47013.10，3.9缺陷上端点到扫查面的距离。
3.8缺陷自身高度flawheight
缺陷上、下端点间的距离。
3.9缺陷长度
缺陷沿焊缝长度的距离。
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3.10直区deadzoneGB/T23902—2009，3.1由于声源信号干涉，指示可能模糊的区域4概述
TOFD技术是一种依靠从待检试件内部结构（主要是指缺陷）的“端角”和“端点”处得到的衍射波来检测缺陷的方法，也叫“裂纹端点衍射法”或“尖端反射法”。一般由主机，一对带有楔块的探头、编码器及扫查装置组成。发射探头
直通波
裂纹上尖端衍射波
A-扫描显示
直通波
接收探头
衍射波
底面回波
底面回液
裂纹下尖端衍射波
图1衍射时差法检测原理示意图及A显示波形图发射探头和接收探头按一定间距相向放置，尽可能使被校缺陷处于两探头间距中点正下方，然后使发射探头向被校焊缝发出一束指向角足够大的斜射纵波声束，折射角（即楔角）宜在40°～75°之间。此声束可充分覆盖整个板厚范围内的焊缝体积。若在缺陷上、下端点能产生衍射波并被同尺寸、同频率的接收探头接收到，则根据沿探测面传播的直通波与由缺陷上下端点产生的衍射波以及底面回波（简称底波）到达接收探头的传播时间差与声速的关系，即可准确地测出缺陷（如裂纹）的埋藏深度和自身高度。探伤原理示意图见图1。缺陷深度计算见公式（1）。d
式中：
(c0）2-52
d-一缺陷顶端到扫查面的距离、mm；声速，m/s;
从发射到接收的传播时间，其中应去除超声信号在探头内部的传播时间（即探头的延迟时间），s：
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s两探头人射点间距的一半，mm。5计量特性
5.1接收器带宽
接收器带宽般在探头一6dB带宽的（0.5～2）倍的范围内。5.2发射脉冲上升时间
发射脉冲上升时间一般小于可能使用的最高探头标称频率所对应周期的0.25倍。5.3上表面育区
上表面直区应满足厂家提出的技术要求。5.4缺陷深度、高度及长度测量误差缺陷深度、高度及长度测量误差应满足厂家提出的技术要求。注：以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。6校准条件
6.1环境条件
环境温度：0℃～50℃；
相对湿度：30%~90%。
6.2测量标准及其他设备
6.2.1正弦信号发生器
正弦信号发生器，频率范围100kHz30MHz，幅值测量误差不超过主1%。6.2.2数字示波器
带宽DC~100MHz，上升时间不小于3.5ns，时间准确度不超过士0.5%，幅值测量误差不超过士1.5%。
6.2.3500无感电阻
最大允许误差不超过士0.5Q。
6.2.4标准衰减器
最小步进不大于1dB、总衰减量不小于100dB、输出阻抗为50α，且任一10dB的累积误差不超过士0.3dB。
6.2.5窄脉冲探头
1）中心额率范围：（1~15）MHz；2）一6dB频带相对宽度大于或等于60%：3）两个探头应具有相同的标称中心频率，其中心频率偏差不超过20%。6.2.6扫查装置
探头夹持部分应能调整和设置探头中心间距，在扫查过程中中心间距和相对角度不变：为超声设备提供探头位置信息，以生成与位置相关的B扫描显示：其驱动部分可以采用马达或人工驱动：参考线（如焊缝的中心线）中心的导向精度宜保持在探头中心间距土10%内。
6.2.7对比试块
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对比试块应采用与工件声学性能相同或相似的材料制成：其材料中不得有大于或等于?2mm平底孔当量直径的缺陷；对比试块的外形尺寸应能代表工件的特征和满足扫查装置扫查要求，其厚度应为工件厚度的（0.9～1.3）倍且两者间最大差值不超过25mm；对比试块中的缺陷位置应具有代表性，至少应包含上表面，下表面和内部。本规范采用的对比试块中反射体的形状、尺寸和数量见附录C。6.2.8：直尺
测量范围（0~500）mm，最大允许误差士0.5mm。6.2.9耦合剂
应用有效且适用于对比试块的介质作为超声耦合剂。一般可选水、含添加剂的水（润湿剂、防冻液或防腐剂）、连结剂、油、脂、含水的纤维素糊等。7
校准项目和校准方法
7.1校准项目
探伤仪校准项目见表1。
表1探伤仪校准项目一览表
项目名称
接收器带宽
发射脉冲上升时间
上表面盲区
缺陷深度、高度及长度测量误差校准方法
7.2.1校准前的检查
技术要求的条款号
探伤仪的外观应完好，无影响正常工作的机械损伤。7.2.2接收器带宽
被校TOFD超声探伤仪
任意波形
信号发生器
标准衰减器
图2接收器带宽校准装置示意图
校准方法的条款号
1）所用校准设备与被校探伤仪的连接方式如图2所示。将探伤仪置“双”探头工作方式，调节信号发生器使探伤仪的输人正弦信号的峰-峰值电压为1V。4
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2）依次选取不同频带，调节信号发生器改变输人信号的赖率，记录探伤仪显示的最大信号幅度所对应的频率了。3）利用标准衰减器调节上述最大信号幅度，使其在探伤仪上显示为一个全屏幅值100%信号回波
4）调节信号发生器频率从了提高频率。记录探伤仪信号回波为全屏幅值为70.7%所对应的频率，该频率即为上限频率fu5）调节信号发生器频率从㎡，降低频率。记录探伤仪信号回波为全屏幅值为70.7%所对应的频率，该频率即为下限频率fL。6）接收器带宽即为上限频率和下限赖率f差的绝对值△f注：在测试过程中，应保证探伤仅的接收放大器不过载，其输入信号幅值保持恒定。7.2.3脉冲上升时间1，
被校探伤仪
50Q无感电阻
图3脉冲上升时间校准装置示意图1）所用校准设备与被校探伤仪的连接方式如图3所示。将探伤仪置“双”探头工作方式，发射输出插座连接一个50Q无感电阻，连接示波器至探伤仪的发射端，注：连接示波器前，应检查所设置的发射电压应在示波器允许的输入电压范围内，以免损坏示波器。
2）将探伤仪脉冲重复频率调至最大，调整示波器为下降沿触发状态。3）用示波器测量发射脉冲幅度的10%与90%间对应的时间，图4中的，为发射脉冲上升时间。
图4发射脉冲上升时间+，测量示意图4）设置不同发射强度、脉冲重复频率、最大及最小阻尼挡位，按1）、2）、3）步骤重复校准。
7.2.4扫查成像前准备
7.2.4.1校正编码器
1）按仪器说明书要求连接编码器与主机。在开机界面点击编码器进人编码器校正界面。在对比试块上用直尺量好300mm，起始点标记为0mm，结束点标记为300mm，在扫查器上找好一个基准点对准0mm，按照相关被校仪器的操作说明进行确认。
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2）向前推动扫查器，当基准点对准300mm时，停止推动扫查器，按被校仪器的操作说明进行确认。
3）确认后，将自动进人编码器测试界面，推动编码器行走一段距离，若屏幕中显示的数值与实际行走距离误差不超过士3%，表明编码器校正成功，并保存编码器名称，否则应重新校正。
7.2.4.2TOFD参数设置
按照被校仪器操作说明，进人TOFD成像参数设置界面。1）基础参数：声速：5930m/s，显示延迟：0mm，抑制：0%。2）激发参数：
对带有感抗开关的探伤仪应关闭感抗，激发模式设置为双品。脉冲宽度应根据反射波调节，使用矩形脉冲，其宽度宜在（25～500）ns范围内。一般设置为探头频率周期的一半，对5MHz探头，脉冲宽度设置为100ns，也可根据探头实际情况调节，以获得较小的直通波的周期，并减少脉冲上升时间，提高信噪比。重复频率的设置应与探头移动速度相匹配，若扫描间隔为1mm，每个扫描间隔记录2个A扫数据，扫查速度最快按100mm/s设置，则重复频率至少设置为200Hz，一般不大于500Hz。
3）接收参数：
滤波器带宽一般为最小范围是（0.5～2）倍的探头中心频率。对5MHz的探头，如果其一6dB带宽为3MHz，中心频率为5MHz，则可将低通滤波器设为8MHz，高通滤波器设为2MHz，也可将低通滤波器设为5.75MHz，高通滤波器设为4.25MHz；探头频率范围视探头频率进行选择，对5MHz探头，频率范围宜选择为（0.35～13）MHz，波形为射频模式。
4）测量参数：
测量参数以产品说明书方法设定，测量方式为前沿点、探头延迟设定为零点校准（测量后输人）、探头角度输人所选楔块角度。7.2.4.3测定探头延迟及楔块前沿距离将两探头相对，找到最大回波，读取声波在楔块中的传播时间，该时间即为探头延迟，然后按图5所示，用尺子测量两楔块重合距离1，1/2就是楔块的前沿距离。图5模块前沿距离测量图
7.2.4.4两探头锲块前端间距
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1）两探头模块前端间距设置如图6所示，并按公式（2）计算探头中心间距de=(4/3)Dtano
式中：
一两探头中心间距，mm；
D工件厚度，mm：
—楔角，（)。
按公式（3）计算两探头楔块前沿点间距离Lda-
式中：
L—两探头模块前沿点间距，mm；dpe
两探头中心间距，mm；
一两探头楔块前沿距离，mm。
2）固定两探头，按公式（3）中计算出的距离调整两探头模块前沿点间距L。(2)
3）通过调整探伤仪的声程范围和显示延迟，使屏幕上按标准要求显示直通波（直通波起点位于屏幕最左端）、底波和变形波。入射点间距
发射探头
7.2.4.5灵敏度设置
探头模块前滑点间距离
接收探头
图6设置探头间距，模块前端间距示意图探头置于对比试块同一侧，使直通波中最高波的波幅达到满屏的40%～80%之间。7.2.5上表面盲区成像扫查
校准用言区试块结构、尺寸等见附录C。1）依据对比试块的厚度确定探头频率、晶片尺寸。模块角度。2）按7.2.4步骤进行测试前准备。3）将探头放置于试块上无缺陷位置，两探头中心对准所测量理藏深度的横通孔，按图7所示移动探头并记录图像，当图像结果如图8所示可清晰分辨直通波和横通孔信号时，即可得到上表面育区小于该育区距离。7
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