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| 标准编号 | GB/T 39849-2021 (GB/T39849-2021) | | 中文名称 | | | 英文名称 | Non-destructive testing instruments - Ultrasonic time-of-flight diffraction instrument - Methods of performance tests | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | N77 | | 字数估计 | 14,196 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 39849-2021
无损检测仪器 超声衍射声时检测仪 性能测试方法
Non-destructive testing instruments -- Ultrasonic time-of-flight diffraction instrument -- Methods of performance tests
1 范围
本标准规定了超声衍射声时检测仪的性能测试方法。
本标准适用于超声衍射声时检测仪。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 12604.1 无损检测 术语 超声检测
3 术语和定义
GB/T 12604.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
采样率
在对模拟信号作模数转换时,在单位时间里采集的样本个数。
注:采样率单位等同于频率的单位赫兹(Hz)。
3.2
超声衍射声时
超声衍射声波的传播时间。
3.3
超声衍射声时检测仪
声时仪
通过检测缺陷两个端头的超声衍射声时和计算它们的时差来实现无损检测的仪器。
3.4
声时仪采样率
声时仪硬件实际能够达到的最高的一次采样率。
3.5
采样精度
位深
声时仪将模拟信号样本的幅度数字化时所能达到的精度。
注:采样精度常用模数量化所用的二进制数的位数表示,单位为位(bit)。位数越大,采样精度越高。
3.6
采集深度
声时仪采集模拟信号时,一次实时采集所能存储的采样数据点的点数。
注:采集深度单位为千点。
3.7
时间窗长度
以矩形窗为基准,窗内所包含的采样数据点的点数。
3.8
响应时间
从检测直到显示屏显示一幅80%比率的瞬时回波所需的时间。
3.9
有效增益范围
声时仪能够显示的最大信号幅度与最小信号幅度之比。最小信号幅度受系统噪声的限制,最大信
号幅度受放大器饱和的限制。
3.10
串扰抑制
当声时仪置于双晶探头工作方式(发射器和接收器分开)时,在发射脉冲传送过程中,从发射器输出
端到接收器输入端的能量泄漏抑制量。
4 测试方法
4.1 测试条件
声时仪应在下列条件下进行测试:
a) 环境温度20℃±5℃;
b) 相对湿度45%~75%;
c) 交流供电电压为220V,误差为 ±2%;
d) 交流供电频率为50Hz,误差为 ±1Hz;
e) 直流供电电压,误差为额定值的±1%;
f) 应避免外电磁场干扰;
g) 通风良好;
h) 避免阳光直射。
4.2 仪器设备
所用电子仪器的性能及其稳定性应满足检测要求。采用下列主要仪器设备:
a) 带宽不小于100MHz的示波器。
b) 阻值为50Ω和75Ω,最大允许相对误差为±1%的无感电阻。
c) 步进1dB、总衰减量100dB、输出阻抗50Ω的标准衰减器,当信号频率在15MHz以内时,任
意10dB范围的累积误差应在±0.3dB以内。
d) 以下两种发生器任选一种:
1) 一台任意波形发生器;
2) 两台脉冲信号发生器,带有外部触发或选通闸门,能输出两个门控的正弦射频信号串,这
两个信号的幅度应能单独调整,调整范围应达到20dB。
注:如果使用两台脉冲信号发生器,采用合适的匹配电路,使这两台信号发生器的输出合并为一路检测信号。
e) 保护电路,其示例如图1所示。
f) 数字计时器,能够在1000个(可调)触发脉冲后产生一个溢出脉冲,同时,能够测量两个相邻
溢出脉冲的间隔时间,准确到±0.01%。
g) 阻抗分析仪。
h) 环境试验箱。
i) 试块。
在将示波器和(或)信号发生器连接到声时仪的发射器之前,应考虑是否接入保护电路(见图1)以
防止测试仪器被高发射电压击坏。
4.3 性能测试
4.3.1 频带宽度
按图2所示的连接方式,将输入信号连接到声时仪的接收端,并设置为双探头工作。校准衰减器。
调整超声仪器的输入信号达到±1V峰-峰值。
依次选择各工作频段,分别测量它们各自的频带宽度。对每个选定的工作频段,在0.1MHz~
25MHz范围内改变输入信号的频率,观察声时仪的输出。搜寻声时仪输出达到最大时的频率。在搜寻时,应同时调整衰减器,使声时仪显示的输出信号幅度不溢出屏幕。并随时检查示波器,从示波器上的显示确认输入信号幅度保持恒定。在声时仪输出达到最大的频率fmax,调整衰减器使显示幅度达到声时仪全屏幅度的80%。记录此频率fmax以及衰减器的值。
将衰减器值减少3dB。以小于标称频带宽度5%的增量,依次从fmax分别增加和减少频率,并观测
声时仪显示的信号,当其恢复到全屏幅度的80%时,分别记录下所对应的上限频率值fu和下限频率值fl(-3dB点)。再次确认输入信号是恒定的。
4.3.2 有效增益范围
按图2所示的连接方式,门控射频信号发生器产生一组10个周期的测试信号,如图3所示。测试
点为每一个频带的中心频率fo,将声时仪的衰减器设置到最小增益,提高输入信号幅度直至信号出现饱和或显示的幅度达到声时仪全屏幅度的100%。用示波器测量输入信号的电压Vmax(测量时要考虑外部标准衰减器的设置,一般设置为0dB),记录增益值。
4.3.3 时基线性误差
通过信号发生器提供11个等间距的正弦波脉冲串与其在声时仪时基线上所指示的各信号所在位
置对应的刻度值相比较,测量声时仪的时基线性。
采用图2所示的仪器配置方式,使其产生一个如图4所示的具有11个等间距的正弦波脉冲串检测
信号。选择一个适当的频带并将检测信号的载波频率设定为中心频率fo,将声时仪的衰减器设置在中间值并调整外部标准衰减器和信号发生器输出的信号幅度,使声时仪显示的测试信号幅度为全屏幅度的80%。调整测试信号的延时,使第三个信号的前沿对准时基线全屏宽度的20%,第九个信号的前沿对准时基线全屏宽度的80%。
4.3.4 垂直线性误差
使用外部标准衰减器通过改变输入信号幅度并观测和记录声时仪显示信号幅度的变化情况,检测
声时仪显示屏的垂直线性误差。在开始检测时,记录增益的初始设定值。
以给定的间隔从全屏幅度的0dB~-26dB检查垂直线性。
在每个频带的中心频率fo上重复进行检测。
采用图2所示的仪器配置方式,将外部标准衰减器设置到2dB,并调节声时仪输入信号的幅度和
增益,使该信号的幅度为全屏幅度的80%。
在不改变声时仪增益的情况下,将外部标准衰减器设置到表1所列的设定值。对应每一个设定值,
测量声时仪显示屏的信号幅度。
4.3.5 等效输入噪声
采用图2所示的仪器配置方式,并将声时仪置于双晶探头工作方式。对应每个频率范围,采用每个
频带中心频率fo的输入信号,测量下述的等效输入噪声。
4.3.6 发射脉冲电压幅值、发射脉冲上升时间、发射脉冲持续时间、发射脉冲反冲幅度
将声时仪置于双晶探头工作方式,把示波器连接到声时仪的发射端。
将脉冲重复频率设置到最大,给发射输出插座连接一个50Ω无感电阻。用示波器测量发射脉冲电
压V50。如图5所示测量发射脉冲上升时间tr、发射脉冲持续时间td和发射脉冲反冲幅度Vr。
在每个发射强度设定值和(或)脉冲频率设定值、最大及最小阻尼挡位重复进行测量。
对示波器屏幕上显示清晰波形的最小脉冲重复频率进行重复测试。
a) 尖脉冲
b) 单极性方波脉冲
c) 双极性方波脉冲
4.3.7 串扰抑制
在发射器输出端和接收器输入端接50Ω的电阻,声时仪设置在双晶探头工作方式。用示波器测量
发射器输出端的峰-峰值电压V50(见4.3.6)和接收输入端的峰-峰值电压VE,如图6所示。
4.3.8 发射脉冲重复频率
把声时仪置于双晶探头工作方式,将示波器连接到声时仪的发射端。
在不同脉冲重复频率的每个设定值下,用示波器测量发射脉冲的重复频率。若声时仪的控制器有
多种组合挡位,且组合挡位的脉冲重复频率(通常指范围和脉冲重复频率)相同时,仅需要检测其中一个组合挡位。对于带有脉冲重复频率连续可调控制器的声时仪,应从制造商给出的产品技术要求中选择一个设定值进行检测。
4.3.9 声时仪采样率
测量仪器:任意波形信号发生器(输出的......
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