常用材料温度-横波声速表、电磁超声测厚仪测量材料温度-声速曲线方法、确定度评定

GB/T ×××××—××××

附录 A

（资料性附录）

常用材料温度-横波声速表

表A.1至A.9分别给出了常用材料的部分温度下的横波声速，可作为校准或实际测量的参考值进行使用。

表A.1 20钢温度-声速表

声速单位：m/s

表A.2 15CrMo温度-声速表

表A.3 P91温度-声速表

表A.4 TP347H温度-声速表

声速单位：m/s

表A.5 430F温度-声速表

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表A.6 12CrMo温度-声速表

声速单位：m/s

表A.7 Cr17Mo2Ti温度-声速表

表A.8 Cr25Mo3Ti温度-声速表

表A.9 Al温度-声速表

声速单位：m/s

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附录 B

（资料性附录）

电磁超声测厚仪测量材料温度-声速曲线的方法

B.1 适用范围

规定了采用A型脉冲反射式电磁超声设备器材测量获得材料温度-声速关系的方法。

对于确定的材料，适用温度范围为能在材料上采用电磁超声设备器材有效激发并接收到超声波的温度范围。如铁磁性材料在小于其居里温度的范围内。

测量中温度范围上限和下限宜为材料使用温度上限和下限。

B.2 方法原理

使用标准试块进行测量，在厚度已知的前提下，通过不同温度下接收的原始信号得到相邻回波间的时间差，并计算获得该温度下的声速值。

必要时需考虑标准试块热膨胀造成的厚度变化对测量的影响，对不同温度下的声速值进行修正，得到最终的材料温度-声速曲线。

为获得较准确的声速，一般需进行10 次以上测量，求解平均值，并按B.5评估测量不确定度。

图B.1 加热炉式材料温度-声速曲线电磁超声测量系统示意图

图B.2 典型测量信号与声速求解方法

B.3 设备和器材

B.3.1 仪器

采用带有A型脉冲显示的电磁超声仪器。

仪器的时间轴分辨率应大于10 ns。

B.3.2 探头

电磁超声探头辐射声场应具有良好的直线声束指向性，扩散角尽量小。

测量横波温度-声速曲线时采用横波探头。测量纵波温度-声速曲线时采用纵波探头。

在能有效获得声速测量的多次回波信号时，尽量采用较高工作主频的探头，以获得高的时间分辨率，提高测量精度。

高温测量时探头需有足够的耐热性能。

B.3.3 试块

B.3.3.1 标准试块

直径100 mm、高10 mm圆柱试块，材质20钢，用于校验仪器的各项参数设置。

B.3.3.2 测量试块

直径100 mm、高10 mm圆柱试块，材质为被测材料，用于测量温度-声速曲线。

B.3.4 测温计

一般可采用热电偶或红外测温仪作为测量计，如有条件可采用红外热像仪监测试块受热的均匀性。

测温计在测量温度范围内的测量精度不大于0.1％。

B.4 温度-声速曲线测量

B.4.1 系统校准和复核

采用B.3.3.1中的标准试块，按9.4在常温下进行检测系统校准和复核。

B.4.2 高温声速测量

B.4.2.1 高温下声速测量时将测量试块置于带有温控功能的加热炉上或腔式加热炉中。如采用加热炉，一般试块上需覆盖耐高温保温棉，如石棉，以使试块获得较好的升温。加热炉式材料温度-声速曲线电磁超声测量系统如图B.1中所示。

B.4.2.2 采用测温计监测试块温度，具体操作包括：

加热炉加热测量试块时，采用热电偶作为测温计，一般将热电偶插入保温棉内并接触测量试块表面；采用红外测温仪作为测温计，一般在保温棉上开小口以测量试块表面温度。试块较厚时，在不影响检测前提下需在侧面不同深度开孔，用于测量试块温度的均匀性。

腔式加热炉，测量前需采用测温计测量试块表面温度。

B.4.2.3 当加热至测量温度点时，将探头置于试块表面，接触5s后开始测量，以使探头接触处试块温度恢复到与试块整体一致水平。

B.4.2.4 获得足够信噪比信号，一般需有2 次以上回波，回波次数较多时易获得较高的测量精度。按B.2中原理测量声速。

B.4.3 低温声速测量

B.4.3.1 低温下声速测量时采用液氮（-196 ℃）、液氦（-268.9 ℃）对测量试块进行整体降温。

B.4.3.2 采用测温计监测试块温度，具体操作包括：

采用热电偶作为测温计时，需测量试块上下表面及侧面温度，确认试块温度达到测量温度且一致时，实施测量。

采用红外测温仪作为测温计时，点式红外测温仪需测量试块上下表面及侧面温度，确认试块温度达到测量温度且一致时，实施测量。

采用红外热像仪作为测温计时，观察试块整体温度达到均匀，且试块温度处于测量温度时，实施测量。

B.4.3.3 将探头置于试块表面，接触5 s后开始测量，以使探头接触处试块温度恢复到与试块整体一致水平,宜监测接触点周围的温度，获得实际准确的温度值。

B.4.3.4 获得足够信噪比信号，一般需有2 次以上回波，回波次数较多时易获得较高的测量精度。按B.2中原理测量声速。典型测量信号与声速求解方法如图B.2所示。

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附录 C

（资料性附录）

电磁超声厚度测量不确定度评定

C.1 影响电磁超声测厚结果测量不确定度的因素

表C.1列举了影响电磁超声测量不确定度的主要因素及可能的改进方法。

C.2 计算方法

计算电磁超声测厚结果测量不确定度的方法如下，示例如表C.2。 测量结果为MR ，量值为R ，不确定度为g I ，则

g MR R I =±

其中

g I =其中g I 为全局不确定度，采用扩展不确定度的计算公式，参照GBT27418。

i σ为各个影响因素的不确定度，i 是单独考虑的不同因素(如表面条件、线性度、重复性等)，

K 为包含因子，应选择如下包含概率(置信水平)

1）1K = 为68%包含概率； 2）2K =为95%包含概率； 3）3K =为99.8%包含概率。 一般情况下取2K =。 a) 方法一

各个影响因素的不确定度，来源于已知的不确定度、形位公差、仪器分辨率及性能等信息。将上述信息换算为厚度测量的不确定度，单位mm 。

钢板声速取5920/v m s =时，方法一各个影响因素的不确定度为： 1） 粗糙度：直接取粗糙度值。

2） 厚度和声速不确定度，厚度不确定度：0.01mm 声速不确定度：30/m s ±：

厚度不确定度为0.01，已知。

将声速不确定度计算为厚度不确定度，如下：

厚度10mm ，最大声速5920305950+= 最小声速5920305890-=

33

668

853******** 1.69810 1.68110 1.7121058905950

1.712105920/2 5.068100.05100.05mm

--------⨯⨯-=⨯-⨯=⨯⨯⨯=⨯=⨯= 所以两者取最大值，最大不确定度为0.05mm 。 3） 分辨率：直接取分辨率值。

4） 飞行时间，时间测量精度10ns ：