JJF
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 Detectors
by Time-of-Flight Diffraction
2014-05-14实施
2014-02-14发布
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
JJF 1447—2014
Calibration Specification for Ultrasonic Flaw
Detectors 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
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：
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） JJF1447—2014
目 录
引言
(IⅡ) (1) (1 ) (1) (1 ) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (4) (4) (4) (9) (9) (9) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) I
范围 2 引用文件. 3 术语· 3. 1 衍射时差法 (TOFD) 3.2 TOFD图像 3.3 直通波.· 3. 4 底面反射波 3.5 探头中心间距（PCS) 3.6 探头延迟 3.7 缺陷深度 3.8 缺陷自身高度 3.9 缺陷长度 3.10 盲区 4 概述 5 计量特性 5.1接收器带宽 5. 2 发射脉冲上升时间.· 5.3 上表面盲区 5.4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 8.3 校准结果的测量不确定度评定.·
1
复校时间间隔·
9
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 JJF1447—2014
引言
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 2—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-WeldingUseoftime-offlightdif 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。
II JJF1447—2014
衍射时差法超声探伤仪校准规范
1范围
本规范适用于采用超声波衍射时差法（time-offlightdiffraction，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： JJF1001一2011通用计量术语及定义 JJF1034一2005声学计量名词术语及定义 GB3102.7—1993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/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 GB/T27664.1一2011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
JJF1001—2011和JJF1034—2005、GB/T12604.1和JB/T4730.1～4730.6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lateralwave［NB/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backwallecho［NB/T47013.10，3.6］
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/T47013.10，3.7
一组探头对的两只探头人射点之间的距离。
3.6探头延迟probedelay
超声波在探头楔块内的传播时间。 3.7缺陷深度flawdepth［NB/T47013.10，3.9]
缺陷上端点到扫查面的距离。
- JJF1447—2014
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。 3.10盲区deadz0ne［GB/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。
接收探头
发射探头
直通波
衍射波
金属
裂纹
一底面回波
底面回波
直通波
裂纹上尖端衍射波 裂纹下尖端衍射波
S> A-扫描显示图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= (ct)2—s22
(1)
式中：
d一一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；
2 JJF1447—2014
s一一两探头人射点间距的一半，mm。
5计量特性 5.1接收器带宽
接收器带宽一般在探头一6dB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上表面盲区
上表面盲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100kHz～30MHz，幅值测量误差不超过士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%。 6.2.3502无感电阻
最大允许误差不超过士0.52。 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502，且任一10dB 的累积误差不超过士0.3dB。 6.2.5窄脉冲探头
1）中心频率范围：（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士10%内。 6.2.7对比试块
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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：
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） JJF1447—2014
目 录
引言
(IⅡ) (1) (1 ) (1) (1 ) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (4) (4) (4) (9) (9) (9) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) I
范围 2 引用文件. 3 术语· 3. 1 衍射时差法 (TOFD) 3.2 TOFD图像 3.3 直通波.· 3. 4 底面反射波 3.5 探头中心间距（PCS) 3.6 探头延迟 3.7 缺陷深度 3.8 缺陷自身高度 3.9 缺陷长度 3.10 盲区 4 概述 5 计量特性 5.1接收器带宽 5. 2 发射脉冲上升时间.· 5.3 上表面盲区 5.4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 8.3 校准结果的测量不确定度评定.·
1
复校时间间隔·
9
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 JJF1447—2014
引言
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 2—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-WeldingUseoftime-offlightdif 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。
II JJF1447—2014
衍射时差法超声探伤仪校准规范
1范围
本规范适用于采用超声波衍射时差法（time-offlightdiffraction，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： JJF1001一2011通用计量术语及定义 JJF1034一2005声学计量名词术语及定义 GB3102.7—1993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/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 GB/T27664.1一2011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
JJF1001—2011和JJF1034—2005、GB/T12604.1和JB/T4730.1～4730.6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lateralwave［NB/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backwallecho［NB/T47013.10，3.6］
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/T47013.10，3.7
一组探头对的两只探头人射点之间的距离。
3.6探头延迟probedelay
超声波在探头楔块内的传播时间。 3.7缺陷深度flawdepth［NB/T47013.10，3.9]
缺陷上端点到扫查面的距离。
- JJF1447—2014
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。 3.10盲区deadz0ne［GB/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。
接收探头
发射探头
直通波
衍射波
金属
裂纹
一底面回波
底面回波
直通波
裂纹上尖端衍射波 裂纹下尖端衍射波
S> A-扫描显示图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= (ct)2—s22
(1)
式中：
d一一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；
2 JJF1447—2014
s一一两探头人射点间距的一半，mm。
5计量特性 5.1接收器带宽
接收器带宽一般在探头一6dB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上表面盲区
上表面盲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100kHz～30MHz，幅值测量误差不超过士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%。 6.2.3502无感电阻
最大允许误差不超过士0.52。 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502，且任一10dB 的累积误差不超过士0.3dB。 6.2.5窄脉冲探头
1）中心频率范围：（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士10%内。 6.2.7对比试块
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