超声探伤仪检定装置测量结某的不确定度评定 杨鸣 山毓俊 尚霜霜 （辽宁省计量科学研究院，辽宁沈阳 １１０００４） 摘要：超声探伤仪检定装置是超声探伤仪量值溯源的上级标准器，其频率和衰减是影响量值传递的两个关 键参数。以频率计和测量接收机为标准器，对超声探伤仪检定装置进行测量，并对测量结果进行不确定度评定。 关键词：不确定度；超声探伤仪检定装置；频率；衰减 超声探伤是无损检测的主要方法之一，能非破坏性 地探测材料性质及内部和表面缺陷（如裂纹、气泡、夹 渣等１的大小、形成和分布情况，具有灵敏度高、穿透 Ａ＝ｏ．９９９ ９２２ ＭＨｚ 由此测量数据得到单次测量实验标准差 力强、检测速度快和设备简单、成本低等一系列特点 ［１】。超声探伤仪应用非常广泛，比如在轻工行业中对压 ＝４．３ｘ１０－６ ＭＨｚ 力容器进行检测等。超声探伤仪检定装置作为超声探伤 仪量值溯源的主要标准器，其频率和衰减的准确度，将 直接影响对超声探伤仪的测量结果，是无损检测工作顺 利进行的重要因素之一。因此本文对超声探伤仪检定装 置的频率和衰减的测量结果进行了不确定度评定。 １ 超声探伤仪检定装置频率测量结果的不确定度评定 “∞＝４．３ｘ１０ ＭＨｚ １．２．２标准器固有误差引入的标准不确定度分量 ｕ（劲主要来源于标准器的固有误差，通常情况下 可以认为是其最大允许误差，采用Ｂ类方法进行评定。 此处选择的频率计频率最大允许误差是＋２ｘ１０ ｏ。 概率密度考虑为均匀分布，包含因子ｋ取 ，则 １．１ 建立数学模型 数学模型为： Ｍ ＝２ｘ１０ ｏ／√３＝１．２ｘ１０ 。ＭＨｚ １．３频率测量结果不确定度报告 ｆ＝ｆ，＋６ｆ 式中： １．３．１合成标准不确定度的计算 合成标准不确定度 卜．实际值，Ｈｚ； “。（／）＝４ｕ。（ ）＋“ （ ）＝４．３ｘ１０ ＭＨｚ １．３－２扩展不确定度的计算 取包含因子ｋ＝２．则扩展不确定度 卜一频率计显示值，Ｈｚ； 频率计测量误差影响量。Ｈｚ。 方差公式为： ｕ２（ ）＝Ｃｌ２“ （ ）＋ｃ２ “ （ ） 传播系数 Ｕ＝ｋｕ （厂）＝２ｘ４．３ｘ１０－６＝８．６ｘ１０ ＭＨｚ 超声探伤仪检定装置频率测量结果不确定度 ￡ ＝８．６ｘ１０ ＭＨｚ／１ ＭＨｚｘｌ００％＝ｌｘｌ０ （ｋ＝２） ２超声探伤仪检定装置衰减测量结果不确定度评定 筹＝ １．２测量不确定度的来源及评定 ２．１建立数学模型 数学模型为： Ａ＝Ａ １．２．１频率计显示值引入的标准不确定度分量Ｕ ∞的来源主要为测量结果的重复性，通过连续 多次测量得到一组测量数据，采用Ａ类方法进行评定。 对一台超声探伤仪检定装置的输出频率进行测量， 此时输出频率设置为１ ＭＨｚ，连续测量１０次，得到的 测量结果为０．９９９ ９２、０．９９９ ９２、０．９９９ ９２、０．９９９ ９２、 ０ｊ９９９ ９２ ０．９９９ ９３ ０．９９９ ９３ ０ ９９９ ９２１ ０ ９９９ ９２ 式中： Ａ——实际值，ｄＢ： Ａ。——测量接收机显示值，ｄＢ； 甜——测量接收机测量误差影响量，ｄＢ。 方差公式为： Ｍ （Ａ）＝ｃ１ （Ａ ）＋ｃ２：ｕ （６，４） ０．９９９ ９２ ＭＨｚ，其平均值 传播系数 《轻工标准与质量》２ｏ１６车第５期・３９・ ０．０１５ ｄＢ，概率密度考虑为均匀分布，包含因子ｋ取、 ， ｃ，： ：ｌ，， Ｃ２ ： 一：１０ ８Ａ 则 ２．２测量不确定度的来源及评定 ｕ（ １０）＝０．０１５／４３＝０．００９ ｄＢ 同理，在测量接收机测量值是１ ｄＢ时，最大允许 ２．２．１ 测量接收机测量值引入的标准不确定度分量Ｍ（Ａ ） “（Ａ，）的来源主要为测量结果的重复性。通过连续 多次测量得到一组测量数据，采用Ａ类方法进行评定。 误差是Ｏ．０１ ｄＢ，概率密度考虑为均匀分布，包含因子 取√３，则 Ｈ（翩１）＝０．０１／４３＝０．００６ ｄＢ ｎ１对一台超声探伤仪检定装置的输出衰减进行测量， 此时输出衰减选择在“ｘｌ０”档位，输出值设置为１０ ｄＢ，连续测量ｌ０次，得到的测量结果为１０．００、１０．００、 ）＝０．０１／４３＝０．００６ ｄＢ ２．３衰减测量结果不确定度报告 ｌ０．Ｏ０、 １０．０１、 １０．００、 １Ｏ．０１、 １０．００、 ｌ０．００、 １０．０１、 １０．Ｏ０ ｄＢ，则其平均值 Ａ ｌｏ＝１０．００３ ｄＢ 由此测量数据得到单次测量实验标准差 ＝０．００５ ｄＢ ／Ｌ（Ａ ｒｉｏ）＝０．００５ ｄＢ 同理，输出衰减选择在“×１”档位．输出值设置为 １ ｄＢ，连续测量１０次，得到的测量结果为１．０１、１．０１、 １．０１、Ｉ．０１、Ｉ．０２、ｉ．０１、Ｉ．０２、Ｉ．０１、１．０１、Ｉ．０１ ｄ１３， 则其平均值 １＝１．０１２ ｄＢ 由此测量数据得到单次测量实验标准差 ＝０．００５ ｄＢ ／Ｚ（Ａ １）＝０．００５ ｄＢ 输出衰减选择在“ｘ０．１”档位，输出值设置为ｌｄＢ， 连续测量１０次，得到的测量结果为１．０２、１．０２、１．０２、 １．０２、１．０２、１．０１、１．０２、１．０２、１．０１、１．０２ ｄＢ，则其平 均值 Ａｍ１＝１．０１８ ｄＢ 由此测量数据得到单次测量实验标准差 ＝０．００５ ｄＢ ｕ（Ａｌｎ１）＝０．００５ ｄＢ ２．２．２标准器固有误差引入的标准不确定度分量 （ ） ｕ ）主要来源于标准器的固有误差，通常情况下 可以认为是其最大允许误差，采用Ｂ类方法进行评定。 此处选择的测量接收机幅值最大允许误差是± （０．０１ ｄＢ＋０．００５ ｄＢ／１０ ｄ１３），在测量值是１０ ｄＢ时为 ・４０・《轻工标准与质量》２０１６年第５期 ２．３．１ 合成标准不确定度的计算 输出衰减选择在“ｘｌ０”、“ｘｌ”和“ｘ０．１”三个不 同档位时的合成标准不确定度分别为： ／ｃ（ １０）＝√ （４１０）＋ （ ４１ｏ）＝０．０１ １ ｄＢ “。（ ）＝√“ （４１）＋ｌ／２（ ）：０．００８ ｄＢ （ １）＝，￣／／２（ ｒ０１）＋ （鹳１）＝０．００８ ｄＢ ２．３．２扩展不确定度的计算 取包含因子ｋ＝２，输出衰减选择在“ｘｌ０”、“ｘｌ” 和“ｘ０．１”三个不同档位时的扩展不确定度分别为： Ｕｌｏ＝ｋｕ。（Ａ １ｏ）＝２ｘ０．０１ １＝０．０３ ｄＢ Ｕ１＝ｋｕ １）＝２ｘ０．００８＝０．０２ ｄＢ Ｕｏ】＝ｋｕ。（Ａｎ１）２ｘ０．００８＝０．０２ ｄＢ 则超声探伤仪检定装置衰减测量结果的不确定 度为： 当输出衰减选择在“×０．１”和“×１”档位时， Ｕ＝０．０２ ｄＢ ｆ ＝２） 当输出衰减选择在“ｘｌ０”档位时， Ｕ＝０．０３ ｄＢ（ｋ＝２） ３结论 频率和衰减作为超声探伤仪检定装置的两项主要参 数，其测量结果的不确定度评定方法是否合理、有效， 直接影响着超声探伤仪检定装置的测量结果。本文所述 评定方法主要考虑了对测量结果有较大影响的不确定度 引入量，经理论和实验确认，可以为超声探伤仪检定装 置的测量结果提供参考依据。 参考文献： 【１】朱晓恒，高晓蓉，王黎，等．超声探伤技术在无 损检测中的应用ｆＪ１．现代电子技术，２０１０（２１）：１１２— １１３．
