JJF
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF1863—2020
声发射传感器校准规范（互易法）
Calibration Specification for Acoustic Emission Sensors (Reciprocity Method)
2020-09-11发布
2021-03-11实施
国家市场监督管理总局发布 JJF1863—2020
声发射传感器校准规范
(互易法)
JJF 1863—2020
Calibration Specification for Acoustic Emission Sensors (Reciprocity Method)
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
福建省计量科学研究院吉林省计量科学研究院
本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释 JJF1863—2020
本规范起草人：
王 敏（中国计量科学研究院）何龙标（中国计量科学研究院）李群（福建省计量科学研究院）王子乔 （吉林省计量科学研究院） JJF1863—2020
目 录
引言 1
(IⅡ) (1) (1 ) (1) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (3) (3) (3) (5) (5) (5) (5) (6) (6) (7) (8) (10)
范围· 2 引用文件· 3术语和计量单位· 3.1 声发射· 3.2 试块 3.3 电声互易原理· 3. 4 声发射传感器灵敏度， 3.5 声发射传感器灵敏度级
概述· 5 计量特性 5. 1 频率响应 5. 2 灵敏度级最大值. 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 8.17 校准记录· 8.2 校准数据处理· 8.3 校准证书.. 8.4校准结果的测量不确定度…. 9复校时间间隔附录A 校准证书的内页格式附录B 互易常数的计算附录C测量不确定度评定示例
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1 JJF1863—2020
引言
本规范依据JJF1071一2010《国家计量校准规范编写规则》和JJF1059.1一2012 《测量不确定度评定与表示》的要求进行编制。
本规范基于互易法，参照GB/T19800一2005 5《无损检测 声发射检测 换能器的一级校准》和日本无损检测行业标准NDIS2109一2004《采用互易技术对声发射传感器的绝对校准》（Methodforabsolutecalibrationof acousticemissiontransducersbyreci procity technique)制定。
本规范为首次发布。
II JJF1863—2020
声发射传感器校准规范（互易法）
1范围
本规范适用于频率范围为100kHz～1MHz的压电型声发射传感器互易法校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件： JJF1001通用计量术语及定义 JJF1034声学计量名词术语及定义 GB/T3102.7声学的量和单位 GB/T12604.4一2005无损检测术语声发射检测 GB/T19800一2005无损检测声发射检测换能器的一级校准 NDIS2109一2004采用互易技术对声发射传感器的绝对校准（Methodforabsolute
calibration of acoustic emission transducers by reciprocity technique)
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术语和计量单位
本规范采用GB/T3102.7中规定的量和单位。 JJF1001、JJF1034、GB/T19800—2005和GB/T12604.4—2005中界定的及以下
术语和定义适用于本规范。 3.1声发射acoustic emission
材料内部迅速释放能量所产生的瞬态弹性波的现象。
3.2试块testblock
具有各向同性和均质的弹性材料块。
3.3电声互易原理electroacoustical reciprocityprinciple
一个线性、无源和可逆的电声换能器，其用作接收器时的电压灵敏度与用作发射器
时的发送电流响应之比与换能器结构无关的原理。 3.4声发射传感器灵敏度sensitivityofacousticemissionsensor
每单位机械输入（位移、速度、加速度）的输出电压。 注：当机械输入以速度衡量时，速度灵敏度的计算公式为：
M=U
(1)
式中： M 传感器的速度灵敏度，V/（m·s-1）； U- 传感器的输出电压，V；
一传感器耦合位置处垂直于试块表面的振动速度，m·s-1
U-
1 JJF1863—2020
3.5声发射传感器灵敏度级sensitivitylevelofacousticemissionsensor
声发射传感器通常采用灵敏度级，速度灵敏度级的参考值为1V/（m·s-1）。
4概述
声发射传感器通常采用压电效应在100kHz～1MHz频率范围接收材料或结构内部的声发射信号，可用于监测压力容器、管道、核电设备等诸多类型的结构件的服役状态。
按照声发射弹性波的传播模式，弹性波通常分为表面波和纵波。
5计量特性
5.1频率响应
声发射传感器的频率响应在其工作频率范围内测定，灵敏度级的年变化量一般不超过±6dB［参考值1V/（m·s-1)]。 5.2灵敏度级最大值
声发射传感器灵敏度级最大值一般大于20dB［参考值1V/（m·s-1）]，通常也给出其对应的频率点。
注：本规范计量特性中提出的技术指标不作为合格性判定，仅提供参考。 6校准条件
6.1环境条件
温度：（18～28）℃；相对湿度：30%~90%。
6.2测量标准及其他设备 6.2.1试块
采用碳钢材质试块，用2.25MHz的纵波进行检测，试块应不存在回波大于第一次底面波10%的缺陷。
对于声发射传感器的表面波灵敏度的校准，钢质试块应至少包括直径为400mm、 高度为180mm的圆柱体，钢质试块工作面的粗糙度不应超过1um。其他材料的试块，其最小规格、尺寸准确度、粗糙度的要求应根据所用材料的纵波波速与钢中纵波波速的比值进行调整。
对于声发射传感器的纵波灵敏度校准，建议选择直径不小于400mm、厚度不小于 250mm的试块。 6.2.2函数信号发生器
在校准频率范围内，最大输出幅度不小于1V，在校准期间内输出幅度变化不应超过士0.1%，频率示值误差不应超过士0.1%。 6.2.3功率放大器
在校准频率范围内，最大输出电压幅度峰峰值不小于100V，电流峰峰值不小于
100mA. 2 JJF1863—2020
6.2.4电流探头
电流探头的测量带宽高于1MHz，电流幅度测量误差不超过士2%。 6.2.5前置放大器
在100kHz～1MHz内的频率响应起伏一般不超过士0.1dB，前置放大器的增益偏差不超过士0.3dB，输人阻抗不低于50MQ2。 6.2.6信号采集装置
信号采集装置通常由双通道数据采集器和数据处理器组成，应保证对两个通道的信号进行同步采集。数据采集器的模数转换器应至少为8位，采样频率不低于20MHz。 6.2.7游标卡尺
游标卡尺的测量误差不超过士0.02mm。 7 校准项目和校准方法
7.1 校准项目
声发射传感器的校准项目见表1。
表1声发射传感器校准项目
序号 1 2
项目名称频率响应
计量特性章条号
校准方法章条号
5. 1 5. 2
7.3. 2 7.3.3
灵敏度级最大值
7.2校准方法 7.2.1校准前检查
目视检查声发射传感器的外观，应符合以下要求： 1）声发射传感器的字符、标志应清晰可辨； 2）声发射传感器的匹配层应无明显损伤
7.2.2频率响应
表面波互易校准的实验装置示意图如图1所示。 1）去除传感器表面的附着物，将传感器1作为发射换能器，传感器2作为接收传
感器，放置在试块中间区域，两者中心距离约100mm，并使用油脂类耦合剂进行耦合，对传感器施加足够的压紧力，一般不小于9.8N，记录与声发射传感器相连接的电缆长度。
2）设置合适的激励波形，建议使用包络为指数上升和指数下降形状的包含若十正
弦波形的猝发音信号，如图2所示。猝发音信号内正弦波的频率为激励信号的频率，一般包括至少5个周期的波形，通常从100kHz开始校准。
3）利用高频电流探头测量发射传感器的激励电流，接收传感器的输出电压采用信号采集装置进行采集，分别记录该频率下对应的电流和电压特征值。
注：发射传感器受到电信号激励，通常取激励波形的最大幅值作为电流特征值；接收传感器接
收到的直达波，其形状与激励信号类似，提取直达波信号的最大值作为电压特征值。
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