GB/Z 45378-2025 无损检测 基于互易性技术的声发射传感器绝对校准方法

ICS19100

CCSJ0.4

中华人民共和国国家标准化指导性技术文件

GB/Z45378—2025

无损检测基于互易性技术的声发射

传感器绝对校准方法

Non-destructivetesting—Methodsforabsolutecalibrationofacousticemission

transducersbythereciprocitytechnique

ISO/TR131152011MOD

(:,)

2025-03-28发布2025-03-28实施

国家市场监督管理总局发布

国家标准化管理委员会

GB/Z45378—2025

目次

前言

…………………………Ⅲ

引言

…………………………Ⅳ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语和定义

3………………1

校准准备

4…………………3

三传感器校准方法

5………………………5

双传感器校准方法

6………………………8

脉冲响应校准方法

7………………………9

校准结果的表示方式

8……………………13

参考文献

……………………15

Ⅰ

GB/Z45378—2025

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件修改采用无损检测基于互易性技术的声发射传感器绝对校准方

ISO/TR13115:2011《

法文件类型由的技术报告调整为我国的国家标准化指导性技术文件

》,ISO。

本文件与相比做了下述结构调整

ISO/TR13115:2011:

第章中的对应第章中的增加了

———55.2~5.4ISO/TR13115:201155.1~5.3,5.1;

第章中的对应第章中的增加了

———66.2~6.4ISO/TR13115:201166.1~6.3,6.1;

第章中的对应第章中的增加了

———77.2~7.5ISO/TR13115:201177.1~7.4,7.1。

本文件做了下列编辑性改动

:

更改突发信号周期T的单位为见图中单位

———“s”“ms”(1);

将中If更改为IfUf更改为Uf

———6.3.2“|'R()|”“|'L()|”,“|'R()|”“|'L()|”。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由全国无损检测标准化技术委员会提出并归口

(SAC/TC56)。

本文件起草单位江苏省特种设备安全监督检验研究院上海材料研究所有限公司北京物声科技

:、、

有限公司水利部水工金属结构质量检验测试中心北京采声科技有限公司长沙理工大学中南大学

、、、、。

本文件主要起草人马向东丁杰张延兵蒋建生骆海强李东风徐敬忠胡宏伟丁小平

:、、、、、、、、、

许凤旌伍卫平董陇军吕铎吴肖韩丽娜谢堂辉杨龙斌

、、、、、、、。

Ⅲ

GB/Z45378—2025

引言

声发射传感器一级校准方法[1]引入用瑞利表面波校准的振动表面脉冲法采用

ISO12713:1998,,

玻璃毛细管断裂作为声源并使用标准电容式传感器测量表面的动态位移声发射传感器二级校准方

,。

法[2]被校准传感器采用振动表面脉冲法进行接收灵敏度的比较测量

ISO12714:1999,。

本文件描述了通过互易性技术采用瑞利表面波和纵波校准声发射传感器绝对灵敏度的方法由

,。

于已经推导出互易性参数绝对灵敏度可通过纯电测量来确定而无需使用机械声源或参考传感器

,,。

振动表面脉冲法和互易性技术的操作过程互不相同但两种校准方法有着共同的理论基础对于

,。

振动表面脉冲法理论上表面位移的计算基于兰姆波理论基础参考文献而对于互易校准法瑞利

,([7]),,

波校准的互易参数也来自于兰姆波理论对于瑞利表面波校准经进行过的循环试验已确定通过这两

。,,

种方法获得的绝对灵敏度非常吻合

。

两种方法的目的相同即确立声发射测试的一致性以形成数据相关性基础并为不同实验室在不同

,,

时间获得的声发射测试结果提供解释

。

本文件分别介绍了三传感器校准双传感器校准和脉冲响应校准的方法在三传感器校准中所准

、。,

备的个声发射传感器均为相同类型的可逆传感器在固体传输介质上配置成对独立的发射传感器

3,,3

和接收传感器每对均测量发射信号电流及接收信号电压以此作为频率的函数并确定每个传感器对

,,,

瑞利表面波和纵波的绝对灵敏度幅度的频率响应经过三传感器校准过的声发射传感器可以作为发

。,

射或接收传感器通过相对简单的程序校准任意个待校准传感器在双传感器校准中即通过使用

,1。,

个发射电流响应已由三传感器校准方法校准过的传感器来确定待校准声发射传感器的绝对接收灵

1,

敏度幅度的频率响应此外通过三传感器校准还可以确定每个声发射传感器的脉冲响应在脉冲响

。,,。

应校准中以复数形式的互易性参数为基础通过三传感器校准测量得到绝对灵敏度幅度和相位的频率

,,

响应再对频率响应进行傅里叶逆变换来确定脉冲响应

,。

Ⅳ

GB/Z45378—2025

无损检测基于互易性技术的声发射

传感器绝对校准方法

1范围

本文件描述了通过对相同类型的个可逆声发射传感器使用互易性技术来校准其绝对灵敏度频

3,

率响应的三传感器校准方法

。

本文件描述了使用已通过三传感器校准方法获得发射电流响应的传感器来确定待校准声发射传

,

感器绝对灵敏度幅度频率响应的双传感器校准方法

。

本文件描述了通过使用三传感器校准方法测量获得频率响应再对其进行傅里叶逆变换来校准传

,

感器的绝对灵敏度脉冲响应并以此表示校准结果的脉冲响应校准方法

,。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文

。,

件仅该日期对应的版本适用于本文件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

。

无损检测术语声发射检测

GB/T12604.4—2005(ISO12716:2001,IDT)

3术语和定义

界定的以及下列术语和定义适用于本文件

GB/T12604.4—2005。

31

.

互易性技术reciprocitytechnique

将同类型的个可逆声发射传感器布置于固体传输介质上配置成对独立的发射传感器和

3(3.8),3

接收传感器绝对灵敏度由每对传感器的发射电流及接收电压的电测量值确定的校准方法

,(3.3)。

32

.

可逆传感器reversibletransducer

既可用于发射也可用于接收的传感器

,。

33

.

绝对灵敏度absolutesensitivity

声发射传感器的发射电流响应或接收电压灵敏度

(3.4)。

34

.

接收电压灵敏度receptionvoltagesensitivity

用于接收的声发射传感器的开路输出电压与放置传感器位置振动速度的垂直分量之比

。

35

.

发射电流响应transmissioncurrentresponse

索引点处振动速度的垂直分量与用于发射的声发射传感器的输入电流之比

(3.6)。

36

.

索引点indexpoint

位于传输介质表面与发射声发射传感器保持指定距离和方向的点

(3.8),。

1

GB/Z45378—2025

37

.

互易性参数reciprocityparameter

作为可逆传感器的声发射传感器其接收灵敏度与传输响应的比值

,。

38

.

传输介质transfermedium

在校准中对发射传感器和接收传感器放置于其表面并传输瑞利表面波或纵波的固体块

,1,。

39

.

校准信号calibrationsignal

校准中施加到发射传感器的电压信号

。

310

.

突发信号toneburstsignal

由具有指定频率和指定周期特性的调制正弦波组成并使包络形成为平方余弦的校准信号

,(3.9)。

311

.

校准频率calibrationfrequency

组成突发信号的正弦波的频率

(3.10)。

312

.

平方余弦信号squared-cosinesignal

在指定时间内从零值开始通过三角学函数关系递增至峰值随后递减返回至零值的校准信号

,,。

313

.

汉宁窗Hanningwindow

在脉冲响应校准中对测量得到的发射和接收信号进行傅里叶变换时使用的具有指定周期的余弦

,,

型时间窗

。

314

.

瑞利波校准Rayleighwavecalibration

通过发射和接收瑞利波来确定瑞利表面波的灵敏度的校准方法

。

315

.

纵波校准longitudinalwavecalibration

通过发射和接收纵波来确定纵波的轴向灵敏度的校准方法

。

316

.

三传感器校准three-transducercalibration

通过测量个声发射传感器的接收电压灵敏度和或发射电流响应的幅度频率响应使

3(3.4)/(3.5),

用互易性技术进行校准的方法

(3.1)。

317

.

双传感器校准two-transducercalibration

通过将待校准声发射传感器且不必是可逆传感器作为接收传感器已由三传感器校准过传

,(3.16)

输电流响应的声发射传感器作为发射传感器待校准声发射传感器接收电压灵敏度的幅度频率响

,(3.4)

应以发射传感器的传输电流响应来确定的校准方法

,。

318

.

脉冲响应校准impulseresponsecalibration

通过三传感器校准测量同一类型的个可逆声发射传感器对获得的绝对灵敏度幅度和相

(3.16)3,

位的频率响应进行傅里叶逆变换以此来确定声发射传感器接收电压灵敏度脉冲响应的校准方法

,。

2

GB/Z45378—2025

4校准准备

41传输介质和校准信号

.

传输介质宜由密度和弹性模量尽可能与声发射传感器预计要使用的实际物体接近的材料制成本

。

文件中一般推荐使用锻造碳钢材料传输介质宜进行超声检测以确定其内部不包含影响瑞利波校准

,。,

或纵波校准的可检缺陷或夹杂物传输介质宜使用频率在之间的纵波进行超声检测

。2MHz~5MHz,

传输介质中不宜包含缺陷反射波大于第一次底面反射波的的任何缺陷用于纵波校准的传输介

10%。

质其上下表面的平行度要求宜小于

,0.2°。

在校准中测量接收信号时根据每个波的传播时间可对待测量的瑞利波或纵波的直达波与其他杂

,,

散波进行区分传输介质的尺寸越大波的传播时间差越长因此在三传感器校准或双传感器校准中

。,,,,

所使用突发信号的周期T或用于脉冲响应校准的汉宁窗的周期T能设置为更长的时间

W,。

突发信号周期T的设置示例以毫秒为单位见图及与锻钢材质圆柱形传输介质相应尺寸对应

,,1,

的汉宁窗周期T的设置示例以毫秒为单位通常传输介质的形状不限于圆柱体如果矩形传输介

W,。。

质的体积包含上述圆柱体体积同样可使用

,。

个突发信号的波形和频谱示例见图该信号在个周期T内以秒为单位最大校准频率

1,2,1,,

f以赫兹为单位

max,。

直径厚度突发信号周期或汉宁窗周期

DδT或T

()()(W)

mmms

0.40.190.05

0.60.380.1

1.20.760.2

图1传输介质尺寸和周期T或TW的设置

标引符号说明

:

H幅度

———;

频率

f———;

f最大校准频率

max———;

T周期

———;

t时间

———。

图2突发信号的波形和频谱

3

GB/Z45378—2025

42安装声发射传感器

.

声发射传感器的灵敏度取决于其安装方式即物体的接触压力耦合剂和固体表面粗糙度校准