JJF
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF1294—2011
超声探伤仪换能器校准规范
Calibration Specification
for Transducers of Uitrasonic Flaw Detector
2011-07-04发布
2011-10-04实施
国家质量监督检验检疫总局发布 JJF1294—2011
超声探伤仪换能器
校准规范 Calibration Specification for
JJF 1294--2011
Transducers of Ultrasonic Flaw Detector
本规范经国家质量监督检验检疫总局于2011年7月4日批准，并自 2011年10月4日起实施。
归口单位：全国声学计量技术委员会主要起草单位：吉林省计量科学研究院
汕头超声仪器研究所有限公司
参加起草单位：广州市计量检测技术研究院
本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释 JJF1294—2011
本规范主要起草人：
房法成（吉林省计量科学研究院）闻有余（吉林省计量科学研究院）王兴雄（汕头超声仪器研究所有限公司）
参加起草人：
韩晓飞（吉林省计量科学研究院）
周长华（广州市计量检测技术研究院） JJF1294—2011
目
录
(1) (1) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (3) (3) (3) (6) (6) (6) (6) (6) (7) (9)
1 范围· 2引用文献 3术语和计量单位· 3.1相对脉冲回波灵敏度 3.2斜探头入射点…· 4 概述· 5计量特性 5.1 脉冲宽度· 5. 2 中心频率· 5.3相对带宽 5.4 相对脉冲回波灵敏度 5.5斜探头人射点·· 5.6斜探头声束角度 6校准条件 6.1环境条件。 6.2标准器及主要配套设备 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校准结果的不确定度评定 9复校时间间隔· 附录A推荐的校准证书内容附录B校准结果的不确定度评定实例
.. JJF1294—2011
超声探伤仪换能器校准规范
1范围
本规范规定了A型显示的超声探伤仪换能器（亦称为探头）的计量特性、校准条件和校准方法。
本规范适用于中心频率在0.5MHz～15MHz范围内的探头的校准。
2引用文献
本规范引用了下列文献： JJF1001--1998通用计量术语及定义 JJF1034--2005声学计量名词术语及定义 JJF1059一1999测量不确定度评定与表示 GB3102.7-1993声学的量和单位 GB/T12604.1→2005无损检测术语超声检测 GB/T18694一2002超声检验探头及其声场的表征 EN12668-2：2001无损检测超声检测设备的性能与检验第2部分：探头
(Non-destructive testing-Characterization and verification of ultrasonic examination equipment-—Part 2:Probes)
使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。 3术语和计蛋单位
本规范采用GB3102.7-1993中规定的量和单位。本规范采用JJF1001—1998、 JJF1034-2005、GB/T12604.1一2005中界定的以下术语及定义。 3.1相对脉冲回波灵敏度relativepulseechosensitivity
来自指定反射体的放大前回波峰-峰值电压与施加到探头上的峰-峰值电压的比值。 注：脉冲发生器/接收器设为单发射/接收方式，相对脉冲回波灵敏度计算公式见式（1)：
(1)
Sl=20lg(U./U)
式中： Srel相对脉冲回波灵敏度，dB; U。来自指定反射体的放大前国波峰-峰值电压，V； U.—施加到探头上的峰-峰值电压，V。
3.2斜探头人射点angleprobeindex
声束轴线通过探头底面的点。 注：该点通带用探头侧面的刻度读数表示。
4概述
超声探伤仪换能器是在超声频率范围内将电能转换成机械能和/或将机械能转换成
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电能的装置。其工作原理是超声换能器的压电晶片接收到一个激励电压，通过压电晶片的逆压电效应产生超声波在物体中传播，若物体内部存在不连续等变化则产生反射回波，通过压电晶片的压电效应接收到回波并转化为电信号。
超声探伤仪换能器一般可分为直探头和斜探头。直探头由压电晶片、吸收块、保护膜和壳体等组成。斜探头由压电晶片、吸收块、斜楔和壳体等组成。 5计量特性 5.1脉冲宽度
脉冲宽度的偏差一般不超过标称值的士10%。
5.2中心频率
中心频率相对标称中心频率的偏差一般不超过土10%。 5.3相对带宽
相对带宽相对标称值的偏差一般不超过士15%。
5.4相对脉冲回波灵敏度
相对脉冲回波灵敏度与标称值的偏差一般不超过士3dB。 5.5斜探头射点
斜探头入射点与标称值偏差一般不超过1mm。 5.6斜探头声束角度
频率低于2MHz时，声束角度与标称值的偏差一般不超过土3°；频率不低于2MHz时，声束角度与标称值的偏差一般不超过士2°。 注：由于校准无需作出合格与否的判定，因此上述技术指标仅供参考。
6校准条件 6.1环境条件
环境温度：18℃~28℃；相对湿度：30%~90%。
6.2标准器及主要配套设备 6.2.1脉冲发生器/接收器
频率范围：0.5kHz~35MHz; 上升时间：不大于10ns；脉冲幅值（空载）：负向脉冲不小于100V。
6.2.2数字存储示波器或频谱分析系统
频率范围：不小于DC～100MHz 采样率：不小于100MHz；幅值：幅值灵敏度小于每格5mV，测量误差不大于土5%。
6.2.3标准试块
纵波声速为（5920土50）m/s和横波声速为（3255土30）m/s的钢试块，包括斜
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探头校准试块（见图3）和半圆柱试块。
注：建议半圆柱试块采用带有不同半径（R）的半圆柱钢质试块。半径R从12mm以/2倍率递增至200mm。试块厚度应等于或大于其半径。
校准项目和校准方法
7
7.1 校准项目
探头的校准项目见表1。
表1探头校准项目一览表
序号 1 2 3 4 5 6 7.2校准方法 7.2.1 脉冲宽度、中心频率、相对带宽和相对脉冲回波灵敏度
校准项目脉冲宽度中心频率相对带宽
备注
相对脉冲回波灵敏度
斜探头人射点斜探头声束角度
仅适用于斜探头仅适用于斜探头
脉冲发生/接收器
数字存储示波器
被测换能器
半圆柱试块
图1测试设备连接示意图
将被测探头与测试设备按图1所示方法连接，使用半圆柱试块，半圆柱面的半径应大于探头近场长度1.5倍。依据探头出厂时脉冲频率、发射强度、阻抗和增益的设置要求，设置脉冲发生器的相应参数。
探头近场长度按式（2）计算
N=D'f
(2)
4c
式中： N-一超声换能器近场长度，mm； D- 一换能器晶片直径，mm；
换能器中心频率，MHz 媒质中声速，tm/s。
f-
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探头接触面应平整光滑，在探头与试块之间涂覆适当耦合剂，并施加一定压力以保证探头与试块之间耦合良好，将探头置于半圆柱试块中心，转动和移动探头使来自试块柱面的一列多次回波幅度最大，在示波器上找到首次回波并放大，得到如图2所示的脉冲波形，读出脉冲幅度为最大峰-峰值的10%处的脉冲波形宽度即为脉冲宽度。
OT/y
图2典型的脉冲波形示意图一峰-峰值幅度；L一脉冲宽度
把柱面反射的最大首次回波放在闸门内，门最小应设置为脉冲宽度的两倍并对准脉冲的最大值，用频谱分析或离散傅里叶变换测出频谱。测量出回波频谱下降6dB时的高低截止频率，根据式（2）及式（3）分别计算得出中心频率f。和相对带宽△frel。
f。三 f.+fi Afml =μf ×100%
(3)
2
(4)
f.
式中： f。一中心频率，MHz; Afrel相对带宽： fu，fi一回波幅度下降6dB时的高、低截止频率，MHz。
用示波器测出施加到探头上电压的峰-峰值U。和柱面反射的放大前回波电压的峰峰值U。，则可依据式（1）计算出相对脉冲回波灵敏度Srel。 7.2.2斜探头人射点
将斜探头校准试块替换图1中的半圆柱试块，斜探头接触面应平整光滑，在斜探头与试块之间涂覆适当耦合剂，并施加一定压力以保证斜探头与试块之间耦合良好。把斜探头耦合到斜探头校准试块（如图3）的扇形中心位置上，转动和移动探头，使来自半径为100mm扇形圆柱面的回波最大，这时，对应斜探头校准试块扇形圆柱面中心刻度线的位置便是斜探头人射点。 4