GB/T 45578-2025 无损检测 声发射检测 压电声发射传感器接收灵敏度谱的验证

ICS19100

CCSJ0.4

中华人民共和国国家标准

GB/T45578—2025/ISO245432022

:

无损检测声发射检测压电声发射传感器

接收灵敏度谱的验证

Non-destructivetesting—Acousticemissiontesting—Verificationofthe

receivingsensitivityspectraofpiezoelectricacousticemissionsensors

ISO245432022IDT

(:,)

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/T45578—2025/ISO245432022

:

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

符号和缩略语

4……………3

概述

5………………………4

硬件的通用要求

6…………………………6

接收灵敏度谱的测定

7……………………10

发射灵敏度谱的测定

8……………………19

附录资料性模版示例

A()………………25

附录资料性仪器示例

B()………………27

附录资料性压电声发射传感器的验证方法

C()………28

附录资料性关于接收灵敏度测定的附加信息

D()……………………32

附录资料性关于发射灵敏度测定的附加信息

E()……………………42

附录资料性使RR适应所用材料的声阻抗

F()V/D…………………47

参考文献

……………………48

Ⅰ

GB/T45578—2025/ISO245432022

:

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

。

本文件等同采用无损检测声发射检测压电声发射传感器接收灵敏度谱的验

ISO24543:2022《

证

》。

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)。

本文件起草单位中国特种设备检测研究院上海材料研究所有限公司清诚声发射研究广州有

:、、()

限公司中国计量科学研究院爱德森厦门电子有限公司北京科海恒生科技有限公司河南启兴格电

、、()、、

子科技有限公司安徽华工智能科技研究院有限公司山东科捷工程检测有限公司河北省特种设备监

、、、

督检验研究院保定分院天津市特种设备监督检验技术研究院

、。

本文件主要起草人张君娇沈永娜苑一琳沈功田丁杰吴占稳谢杰辉何龙标胡斌陈谋财

:、、、、、、、、、、

沈克兴王珂刘时风林泽森付检平万强刘亚萍李寰梁玉梅杨飒

、、、、、、、、、。

Ⅲ

GB/T45578—2025/ISO245432022

:

引言

本文件提出的测定压电声发射传感器接收灵敏度谱的方法基于一种安装方式即将待测传感器的

,

表面通过一层薄耦合剂直接耦合到压电发射换能器的主动面发射换能器通常选用超声传感器通过

。,

超声传感器表面法线方向上的质点位移脉冲激励待测传感器位移脉冲由激光测振仪在发射换能器有

,

效区域的多个位置进行测量这就测定了绝对单位为纳米每伏特的发射换能器的发射灵敏度

,(nm/V)

以及绝对单位为伏特每纳米的待测传感器的接收灵敏度

(V/nm)。

本文件的目的是建立声发射测试的一致性为数据相关性奠定基础并为不同声发射测试机构在不

,,

同时间获得的结果的统一解释提供依据压电声发射传感器验证方法的更多信息见附录

。,C。

Ⅳ

GB/T45578—2025/ISO245432022

:

无损检测声发射检测压电声发射传感器

接收灵敏度谱的验证

1范围

本文件描述了测定压电声发射传感器的接收灵敏度谱的方法该方法将声发射传感器直接耦合到

。

压电发射换能器表面通过垂直传感器表面方向的脉冲激励得到单位质点运动输入下对应的电压输

,,

出作为其绝对灵敏度该质点运动可以是质点位移如单位为纳米或质点速度如单位为毫米每

,,()(

秒覆盖声发射检测频率范围

),(20kHz~1.5MHz)。

本文件也描述了测定压电换能器发射灵敏度谱绝对量值单位电压输入下的位移输出如纳米每伏

(,

特的方法该值可通过测量发射换能器主动面上的质点位移脉冲和发射换能器的输入电压频谱得

),

到质点位移可使用扫描激光测振仪测得

,。

本文件不包括当入射角不同于法线或穿过传感器感应面的弹性波波长小于感应面尺寸的

(90°)

倍时对传感器响应产生的抵消效应

10“”。

本文件不描述测量不同材料对传感器灵敏度影响的方法但该影响的说明见附录

,F。

注本文件中描述的方法可考虑用于压电传感器以外的其他类型用于检测平面构件上的运动且在相同频率范围内

:

工作的传感器

。

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

。

无损检测声发射检测词汇

ISO12716(Non-destructivetesting—Acousticemissioninspec-

tion—Vocabulary)

注无损检测术语声发射检测

:GB/T12604.4—2005(IS012716:2001,IDT)

3术语和定义

界定的以及下列的术语和定义适用于本文件

ISO12716。

31

.

发射换能器transmitter

TM

将电信号转换成质点运动或压力的压电器件

。

注可在后增加一个单字母标识符序列号以识别特定的发射换能器

:TM(TM-A~Z)。

32

.

待测传感器sensorundertest

SUT

待验证其接收灵敏度谱的压电声发射传感器

(3.8、3.9)。

注可在后增加两位数标识符序列号以识别待测传感器的类型

:SUT(SUT-00~99)。

1

GB/T45578—2025/ISO245432022

:

33

.

函数信号发生器functiongenerator

FG

对发射换能器产生激励脉冲的电子装置

(3.1)。

34

.

瞬态记录仪transientrecorder

TRA

具有触发输入预触发功能和计算机接口且包含两个或两个以上信号输入通道捕捉波形的电子

、,

装置

。

35

.

扫描激光测振仪scanninglaservibrometer

LVM

用于非接触式测量物体表面多个位置法向质点运动测量结果以纳米为绝对单位的仪器

[(nm)]。

36

.

面对面装置face-to-facesetup

发射换能器的主动面直接耦合到待测传感器的感应面以通过电脉冲进行可重复激励

(3.1)(3.2),

的装置

。

37

.

激光测振仪装置laservibrometersetup

LVMsetup

使用扫描激光测振仪测量发射换能器自由主动面多个位置的质点位移脉冲的装置

(3.5)(3.1)。

38

.

接收位移灵敏度谱receivingdisplacementsensitivity

RD

传感器的输出电压频谱单位为分贝减去其输入质点位移频谱单位为分贝

[(dB)][(dB)]。

注1在本文件中的质点位移灵敏度R定义为

:,0dB(D)1V/nm。

注2当术语灵敏度与待测传感器明显相关时接收一词可以省略

:“”(3.2),“”。

39

.

接收速度灵敏度谱receivingvelocitysensitivity

RV

传感器的输出电压频谱单位为分贝减去其输入质点速度频谱单位为分贝

[(dB)][(dB)]。

注1在本文件中的质点速度灵敏度R定义为

:,0dB(V)1V·s/mm。

注2当术语灵敏度与待测传感器明显相关时接收一词可省略

:“”(3.2),“”。

310

.

发射位移灵敏度谱transmittingdisplacementsensitivity

TD

发射换能器的输出位移频谱单位为分贝减去其输入电压频谱单位为分贝

(3.1)[(dB)][(dB)]。

注1本文件中的质点位移灵敏度T定义为

:,0dB(D)1nm/V。

注2当术语灵敏度与发射换能器明显相关时发射一词可省略

:“”,“”。

2

GB/T45578—2025/ISO245432022

:

311

.

发射速度灵敏度谱transmittingvelocitysensitivity

TV

发射换能器的输出速度频谱单位为分贝减去其输入电压频谱单位为分贝

(3.1)[(dB)][(dB)]。

注1本文件中的质点速度灵敏度T定义为

:,0dB(V)1mm/(V·s)。

注2当术语灵敏度与发射换能器明显相关时发射一词可省略

:“”,“”。

312

.

窗函数han2SQ

用于声发射传感器或激光测振仪对位移脉冲响应的快速傅里叶变换输入的特定时间窗函数

。

注见附录中

:DD.2.3。

4符号和缩略语

下列符号和缩略语适用于本文件

:

D由激光测振仪测量位移信号并转换为频谱以代表峰值D可由序列号

:,0dB1pm;“”TM-(A~

环序列号和窗口序列号附加表示见

Z)、-(1~5)-,W7;

快速傅里叶变换一种将时间序列信号转换成频谱的方法

FFT:,;

每秒百万个采样点表示万个采样点如果内存数量以表示通

MS/s:;“1MS”“100”,“MS”,“1MS”

常表示20个采样点

“2”(1048576);

N测量位置的环数范围为见

R:,1~5,8.2;

N覆盖待测传感器感应面测量位置见图的最大环数N用于正确选择T记录在附录

RL:(6)R,D,A

中表中

A.2;

r环数N的半径单位为毫米见

R:R,(mm),8.2;

R信号对激励比的频谱单位为分贝见公式特定R数据文件的推荐命名以开

SS:,(dB),(4);SS“S”

头后跟序列号序列号和窗口序列号见下面的

,SUT-(00~99),TM-(a~Z)-,W7;

R漂移探测传感器的漂移探测灵敏度谱关于发射灵敏度漂移的验证见列项的

VDD1:1,,8.7c)1);

R漂移探测传感器的漂移探测灵敏度谱关于发射灵敏度漂移的验证见列项的

VDD2:2,,8.7c)1);

R漂移探测传感器的漂移参考灵敏度谱根据列项通过发射换能器的灵敏度测定来

VDR1:1,8.7a)

确定

;

R漂移探测传感器的漂移参考灵敏度谱根据列项通过发射换能器的灵敏度测定来

VDR2:2,8.7a)

确定

;

R漂移探测传感器的频谱差R减去R见列项的

VΔ1:1VDD1VDR1,8.7c)2);

R漂移探测传感器的频谱差R减去R见列项的

VΔ2:2VDD2VDR2,8.7c)2);

U面对面装置中的发射换能器电压由函数信号发生器激励以及由瞬态记录仪在时域中测量然

F:,,

后转换为频谱FU单位为分贝其中定义为峰值的正弦波

F

(),(dB),0dB1mV;

U装置中的发射换能器电压由函数信号发生器激励以及由在时域中测量然后转

L:LVM,LVM,

换为频谱FU单位为分贝其中定义为峰值的正弦波

(L),(dB),0dB1mV;

U传感器的输出电压也称为传感器响应由瞬态记录仪在时域中测量然后转换为频谱

S:,“”,,

FU单位为分贝其中定义为峰值的正弦波

(S),(dB),0dB1mV;

U一个在个或个发射换能器激励下产生的个或个响应U的平均值以其最大

SAV%:SUT4646S,

峰峰值电压的百分比表示见图

—,7;

3

GB/T45578—2025/ISO245432022

:

U响应U与U的偏差U为其最大峰峰值电压的百分比见图

SΔ%:SSAV%,S—,7;

FD时间信号D的

():FFT;

FU时间信号U的

(F):FFFT;

FU时间信号U的

(L):LFFT;

FU时间信号U的

(S):SFFT;

主脉冲时间窗的标识符

W5:4μs;

主脉冲时间窗的标识符

W7:50μs;

主脉冲时间窗的标识符

W8:100μs;

主脉冲时间窗的标识符

W9:200μs。

5概述

51面对面装置框图

.

面对面装置的框图见图数字标引符号代表方块字母标引符号代表接口图的标引符号在

1a)。,,1

括号中被引用

。

函数信号发生器在信号输出处以恒定的重复速率发送激励脉冲U

(1)(A)F。

信号U连接到发射换能器的输入并连接到瞬态记录仪的输入通道电脉冲

F(A)(2)(D),(4)B(J)。

在发射换能器的主动面处激励脉冲该面通过一薄层耦合剂与待测传感器的感应面进

(E)。(F)(3)(G)

行声耦合待测传感器的信号输出将传感器响应U传递到瞬态记录仪的输入通道由

。(H)S(4)A(I)。

函数信号发生器产生的触发输出信号在处触发瞬态记录仪获取信号瞬态记录仪

(1)“Sync”(B)(K)。

通过接口和接口由个人计算机控制

(4)(L)(M)(5)。

每次触发获取的数据由个人计算机通过和读出并以激励脉冲的时间间隔通常为

(5)(L)(M),(

显示在显示器上

200ms)PC。

激励脉冲U见图

F(A)D.1。

三种类型传感器的传感器响应U示例见图图

S(H)D.6~D.8。

图中没有显示的是待测传感器和发射换能器对准中心所需的夹具以及在接口上施加

1,(E-F-G)

的力力的大小取决于耦合剂的性质和其他可能施加的力例如来自电缆的力宜为

。(),10N。

测试人员可通过操纵夹具来观察耦合状况是否稳定或能否改进

。

如果信号的可重复性良好测试人员停止重复测