JB T 5754-2011 无损检测仪器 单通道声发射检测仪 技术条件.pdf

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1、 0ICS 19.100 N 77 备案号： 34824 2012 中华人民共和国机械行业标准JB/T 57542011代替 JB/T 5754 1991无损检测仪器 单通道声发射检测仪 技术条件 Non-destructive testing instruments Specifications for one-channel acoustic emission testing instrument 2011-12-20 发布 2012-04-01 实施中华人民共和国工业和信息化部发布JB/T 57542011 I 目 次 前言 . III 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3

2、术语和定义 . 1 4 技术要求 . 1 4.1 压电传感器的频率范围 . 1 4.2 前置放大器 . 1 4.3 信号调节和检测系统 . 1 4.4 绝缘电阻 . 2 4.5 介电强度 . 2 4.6 通用要求 . 2 4.7 屏蔽 . 2 4.8 基本环境条件 . 2 4.9 耐运输颠簸性能 . 2 5 检测方法 . 3 5.1 条件 . 3 5.2 检测设备 . 3 5.3 声发射仪检测设备及其配置 . 3 5.4 检测信号的波形 . 3 5.5 传感器 . 4 5.6 前置放大器的检测 . 4 5.7 测试系统的检验 . 5 5.8 外部参数检验 . 6 5.9 耐温性能的检测方法 .

3、 7 5.10 耐湿性能的检测方法 . 7 5.11 耐运输颠簸性能的试验方法 . 7 5.12 检测项目 . 7 6 成套性及随机文件 . 7 6.1 成套供应 . 7 6.2 声发射仪提供文件 . 8 7 检验规则 . 8 7.1 出厂检验 . 8 7.2 型式试验 . 8 7.3 判定规则 . 8 8 标志、包装、运输和贮存 . 8 8.1 标志 . 8 8.2 包装 . 8 8.3 运输 . 8 JB/T 57542011 II 8.4 贮存 . 8 图 1 声发射检测设备及其配置示意图 . 3 图 2 三角波选通的正弦信号 . 4 图 3 矩形波选通的正弦信号 . 4 表 1 环境条

4、件 . 2 表 2 推荐使用的检测信号、动态测量范围及其检验突发信号参数所用的容限 . 6 表 3 仪器性能测试项目 . 7 JB/T 57542011 III 前 言 本标准代替 JB/T 5754 1991单通道声发射检测仪 技术条件 。 本标准与 JB/T 5754 1991相比，主要变化如下： 修改了标准名称； 重新编写了本标准的前言（本版的前言， 1991版的前言） ； 修改第 2章标题为规范性引用文件（本版的第 2章， 1991版的第 2章） ； 第 2章所引用的标准，已转化成新标准的，本标准直接引用了与之相对应的新的我国国家标准和行业标准（本版的第 2章， 1991版的第 2章）

5、 。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国试验机标准化技术委员会（ SAC/TC122）归口。 本标准负责起草单位：长春机械科学研究院有限公司。 本标准参加起草单位：爱德森（厦门）电子有限公司、北京声华兴业科技有限公司。 本标准主要起草人：郭健、林俊明、刘时风。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： JB/T 5754 1991。 JB/T 57542011 1 无损检测仪器 单通道声发射检测仪 技术条件 1 范围 本标准规定了声发射检测仪的技术要求、检测方法、检测规则、标志与包装等内容。 本标准适用于单通道声发射检测仪（以下简称声发射仪）的技术条件。对于多通道声发射仪的相关部分也

6、可参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 2423.4 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Db 交变湿热（ 12 h 12 h 循环）（ GB/T 2423.4 2008， IEC 60068-2-30:2005， IDT） GB/T 2611 试验机 通用技术要求 GB/T 12604.4 2005 无损检测 术语 声发

7、射检测（ ISO 12716:2001， IDT） GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 JB/T 6147 2007 试验机包装、包装标志、储运技术要求 JB/T 8283 1999 声发射检测仪器性能测试方法 JB/T 9329 1999 仪器仪表运输、运输储存基本环境条件及试验方法 3 术语和定义 GB/T 12604.4 中确立的术语和定义适用于本标准。 4 技术要求 4.1 压电传感器的频率范围 压电传感器的典型频率范围为 20 kHz 1 MHz。 4.2 前置放大器 4.2.1 前置放大器增益 前置放大器的典型增益为 40 dB。 4.2.2 前置放大器电噪声 与前置放

8、大器输入端相关联的电噪声（峰值和 /或方均根值）电平，其标称值规定为 Upeak和 URMS。 4.2.3 前置放大器动态范围 信号最大输出峰值（无畸变）电压与电噪声峰值电平的比值，单位用分贝（ dB）表示。 4.2.4 前置放大器频率响应和带宽 规定声发射信号幅度对应频率响应特性曲线下降 3 dB 位置为带宽。 4.3 信号调节和检测系统 4.3.1 门槛电压 声发射仪应设置门槛电压，其最低门槛电压值应小于声发射仪整机系统增益和噪声的乘积。 4.3.2 带宽 规定声发射信号幅度对应频率响应特性曲线下降 3 dB 位置为带宽。 JB/T 57542011 2 4.3.3 突发声发射信号检测 4

9、.3.3.1 峰值幅度 峰值幅度受前置放大器输入信号幅度的影响，其允差为 2 dB/通道。 4.3.3.2 持续时间 声发射信号开始和终止之间的时间间隔。持续时间的允差为 2/f。 注 ： f声发射信号的载波频率，一般为正弦波载波。 4.3.3.3 上升时间 声发射信号的上升时间应远远小于声发射测试系统截止频率的倒数，其允差为 2/f。 4.3.3.4 能量 应在系统带宽中心（ 10%）频率范围内检测声发射能量。 4.3.3.5 振铃计数 在任何选定的检测区间，声发射信号越过预置门槛的次数，其允差为 5%。 4.4 绝缘电阻 交流适配器电源输入端与地线之间，试验电压 500 V 时的绝缘电阻应

10、不小于 1 M。 4.5 介电强度 交流适配器电源输入端与地线之间，应能承受 1 500 V 的介电强度电压 1 min 而不出现跳火或飞弧。 4.6 通用要求 声发射仪外观质量等通用要求应符合 GB/T 2611 的规定。 4.7 屏蔽 测量仪器的所有屏蔽应采用单点接地连接方式，屏蔽电缆不应形成接地回路。 4.8 基本环境条件 声发射仪基本环境条件可按产品标准的要求在表 1 内分级选取额定值。 表 1 环境条件 分级额定值 序号 基 本 环 境 条 件 运输贮存 运输 1 高 温 40， 55 2 低 温 5， 25， 40 25， 40 3 相对湿度（ 25） % 75， 90， 95 9

11、5 加速度 m/s2 100 4 碰撞 脉冲持续时间 ms 11 包装件重量 100 kg 时，自由跌落高度 mm 50（轻的搬动）100（正常搬动）250（正常搬动）底面棱边长度 500 mm 时倾角 （） 30 5 跌落 100 kg包装件重量 200 kg，倾斜跌落 底面棱边长度 500 mm 时底面离地面最高距离 mm 250 4.9 耐运输颠簸性能 声发射仪在规定的包装条件下，应能承受 JB/T 9329 中规定的运输试验，试验后各项性能指标应满足本标准的要求。 JB/T 57542011 3 5 检测方法 5.1 条件 声发射仪应在满足 4.8 规定的基本环境条件下进行试验和检测。

12、 5.2 检测设备 检测设备有： 测试块； 声发射源； 扫描函数或可变脉冲信号发生器； 双通道存储示波器； 可调衰减器，单位为分贝（ dB） ； 数字电压表； 有效值电压表； 直流电源； 高、低温箱。 5.3 声发射仪检测设备及其配置 声发射仪检测设备及其配置如图 1 所示。由传感器检测到的信号或信号发生器输出的信号馈送到前置放大器或主放大器（前置放大器与传感器组合成一体时） ，然后通过声发射测试系统进行数据处理和评定。在检验条件下，检测设备的动态范围和频率响应明显高于声发射测试系统的动态范围和频率响应。 图 1 声发射检测设备及其配置示意图 5.4 检测信号的波形 检测信号应使用如下波形检验

13、声发射测试系统的工作特性。 a）在规定时间常数的情况下检测声发射信号方均根（ RMS）值或平均电平（ ASL）值的连续正弦波，使用连续正弦波信号检测测试系统的频率响应和增益。 b）噪声信号幅度和频率的变化是随机的，可以利用噪声信号检验连续声发射的灵敏度特性。 c）利用三角波选通的正弦信号可以模拟一个突发发射信号（以下简称突发信号） ，如图 2 所示。突发信号测试系统可以在一定时间范围内对各个独自越过预置门槛的声发射信号进行识别和表征。 突发信号由如下特性确定： A幅度； JB/T 57542011 4 R上升时间； D持续时间； f 载波检测频率（连续正弦波） 。 d）利用 A、 D 和 f

14、特性确定矩形信号，如图 3 所示。 注 ：利用各种已选通的正弦波信号检验被测声发射突发信号的特性，例如：门槛电压、峰值幅度、上升时间、持续时间、能量和振铃计数等，见 6.7.2 和 6.7.3。 图 2 三角波选通的正弦信号 图 3 矩形波选通的正弦信号 5.5 传感器 宜采用尺寸和形状的制造范围都很宽的锆钛酸铅陶瓷压电晶体（ PZT）材料制成声发射检测用压电传感器（以下简称传感器） 。在声发射检测最常用频率（ 20 kHz 1 MHz）范围内，传感器可有效地将弹性（声发射）波变换成电信号。使用基准前置放大器和电缆线验证传感器灵敏度。 a）可以制成各种类型测试块，例如金属板、有机玻璃棒等。一次

15、性选择测试块尺寸、材料结构、声发射源位置、传感器安装位置，并对他们的使用加以控制以保证测试结果的重复性。测试块与传感器接触表面应光滑、平坦并通过在工作台上的操作进行声隔离以避免外部噪声的干扰。在测试块上合理的使用耦合剂安装传感器。为了节省耦合剂，大多数传感器使用约 0.1 cm3厚的硅润滑油。牢固地向下按压传感器到测试块上以保证耦合良好。在检测期间，传感器与试块间的贴敷不能受到扰动。推荐使用恒定施力装置。在对下一个传感器进行测试前，应先清除上一次试验遗留在测试块上的耦合剂。 b）工作温度取决于制成传感器部件的材料结构特征，应在制造者规定的温度范围内使用传感器。 c）利用折断铅笔芯的方法产生声发

16、射源时，在测试块的规定位置上至少应折断铅笔芯 3 次。用dBAE单位记录每次被测信号的幅度。读取的最低和最高读数之差应小于 3 dB，否则应重复上述测试过程，直到满足要求为止。 注 ： dBAE信号峰值幅度，以 1 V 为参照的声发射信号幅度的对数测量。 dBAE=20 lg（ A1/A0） 式中： A0传感器输出 1 V（在放大信号之前） ； A1被测声发射信号的峰值电压。 5.6 前置放大器的检测 5.6.1 传感器和前置放大器的综合噪声电平 前置放大器输入端可以是单端或差动，也可以是单端、差动切换式的。为了提高抗电磁噪声干扰能力，宜将前置放大器与传感器组装成一体。由于前置放大器输入端接受

17、到的信号是低电平（几微伏）的弱信号，因此前置放大器应设计成高阻抗输入和低阻抗输出电路。 JB/T 57542011 5 应规定噪声电平的测量单位并在测试块上不安置传感器的情况下检测传感器和前置放大器的综合噪声电平。 传感器到前置放大器的电缆宜采用低容量（不大于 100 F）同轴屏蔽电缆，其长度应尽可能短（不应长于 2 m） 。 可使用一台示波器确定电噪声峰值电平。使用示波器检测典型的 40 dB 前置放大器时，显示屏上电压和时基设置分别为 2 mV/格和 2 ms/格。 噪声电平的测量方法应符合 JB/T 8283 1999 中 5.4 的规定。 5.6.2 前置放大器增益 将被测信号输出电压

18、与输入电压的比值定义为增益。输出电压幅度为饱和电平的 50%，且其频率位于前置放大器频带的中心频率附近时评价前置放大器增益。 应对前置放大器的输入和输出信号进行比较。在前置放大器的输入端输入连续的正弦信号，见 5.4。应对前置放大器的输入电压做出限定并在其输出与电源共线的情况下采取适当的退耦措施。 5.6.3 前置放大器动态范围 前置放大器动态范围用信号最大输出峰值（无畸变）电压与电噪声峰值电平的比值表示，单位为dB。动态范围（ dB）按公式（ 1）计算： 动态范围 =20 lg UPeak（信号） /UPeak（噪声） （ 1） 5.6.4 前置放大器的带宽 将幅度对应频率响应特性曲线下降

19、3 dB 位置定义为带宽。 利用分贝数 /格测量低频和高频截止频率。带宽的测量方法应符合 JB/T 8283 1999 中 5.1 的规定。 5.7 测试系统的检验 测试系统的检验为： a）通过声发射参数测量值与从已标定检测仪上读取的外部参数实际值间的比较，来实现测试系统的检验。应采用不同的检测信号对测试系统进行检验。在检验过程中，建议给出检测信号、频率动态范围和容限等参数。 b）由测试系统和 /或前置放大器获取的声发射事件应符合滤波器的要求，即应在滤波器的带宽内检测声发射信号参数。如果声发射仪的增益发生变化，则应检查增益变化的情况并对其进行调整。在检验待测声发射参数前，应检查门槛电压。超过门

20、槛电压所用检测信号的最小增益不应小于 20 dB。 注 ：声发射事件声发射源一次快速能量释放产生的声发射信号包络波形（经电子技术处理） 。 5.7.1 带宽 将幅度对应频率响应特性曲线下降 3 dB 位置定义为带宽。利用分贝数 /格测量低频和高频截止频率。带宽的测量方法见 5.6.4。 5.7.2 门槛电压 门槛电压可以是可变增益的固定模式，固定增益的浮动模式也可以是与方均根或平均信号电平值相关的平坦线性固定值模式。 使用一串三角波选通的正弦信号作为门槛电压的检测信号，其上升时间至少应与 10 个周期的载波频率和 50 个周期的持续时间相对应。 增加检测门槛电压幅度直到接近声发射测试系统检测到

21、的三角波选通信号满量程的 50%，此时检测到的电压幅度即为门槛电压。 5.7.3 被测突发发射信号参数的检验 被测突发发射信号参数的检验步骤包括容限、频率和动态范围，见表 2。被测突发发射信号的检测频率应位于系统带宽（ 10%）中心。在所有情况下，检测信号的使用范围应覆盖声发射测试系统信号参数的规定范围。 JB/T 57542011 6 表 2 推荐使用的检测信号、动态测量范围及其检验突发信号参数所用的容限 声发射参数 检测信号 检测用的推荐值 允 差 峰值幅度 A 三角波选通的正弦信号 在 A=30 dBAE、 40 dBAE、 50 dBAE、70 dBAE、 90 dBAE中选三个值 2

22、 dB/通道 持续时间 D 矩形或三角波选通的正弦信号 50 周期载波频率 2/f 上升时间 R 三角波选通的正弦信号 10 周期载波频率 2/f 振铃计数 N 矩形或三角波选通的正弦信号 10 周期载波频率 5% 能量 E 矩形或三角波选通的正弦信号 10 周期载波频率 制造者规定的典型值的 10% 信号平均电平 ASL 值和理想 RMS 值 连续正弦或噪声信号 10 周期载波频率 2 dB/通道 外部参数 P DC 2%最大值 5.7.3.1 峰值幅度 输入检测信号应为三角波选通的正弦信号（见 5.7.2） ，峰值幅度与前置放大器的输入信号有关。其幅度应在 dBAE标度上用电压测量。在动态

23、范围内进行测量时，至少应规定三个点，例如峰值幅度为 30 dBAE、 50 dBAE和 70 dBAE，其允差为 2 dB/通道。 5.7.3.2 持续时间 利用三角波选通的正弦信号，其持续时间是可变的，至少应在三个规定的时间上进行信号持续时间的检验。持续时间的允差应为 2/f。容许使用矩形波选通正弦信号作为持续时间的检测信号。 5.7.3.3 上升时间 使用上升时间可变的三角波选通正弦信号，以便对上升时间的测量进行检验。上升时间的允差应为2/f。 5.7.3.4 振铃计数 应使用可变持续时间的矩形或三角波选通的正弦信号检验振铃计数的测量结果。振铃计数的允差为 5%。 5.7.3.5 能量 能

24、量是被测电压信号幅度的平方在信号持续时间范围上的积分，见公式（ 2） 。检测能量的信号应是矩形或三角波选通的正弦信号。 es2dTTEVT= （ 2） 式中： Ts在持续时间范围内声发射信号的起始时间； Te在持续时间范围内声发射信号的终止时间； V被测信号电压幅度。 5.7.3.6 连续信号 应使用连续正弦波检测测试的连续型信号电平。允许选择恒定的方均根值作为“噪声”信号使用。利用方均根电压表测量方均根值。 5.8 外部参数检验 利用可调直流电压源作为外部参数检验的检测信号。 JB/T 57542011 7 5.9 耐温性能的检测方法 5.9.1 检测设备 高、低温箱。 5.9.2 检测步骤

25、 5.9.2.1 进行温度检测时，高、低温箱内的温度应保持恒定均匀，温差不超过 3，容积至少应为被检声发射仪的 3 倍。为防止湿度的影响，在不影响温度检测的条件下，必要时，宜采取对高、低温箱密封或注入干燥空气等措施。 5.9.2.2 高温试验：将声发射仪放入高温箱内，试验温度为（ 40 3）、 （ 55 3），保持时间为 8 h，升温速度不大于 1 /min。 5.9.2.3 按 5.9.2.2 规定试验后，使温度降至室温，取出声发射仪并在正常工作条件下放置 24 h 以上，经产品性能检查应符合声发射仪标准的要求。 5.9.2.4 低温试验：将声发射仪放入低温箱内，试验温度为（ 5 3）、 （

26、 25 3）、 （ 40 3），保持时间为 8 h，降温速度不大于 1 /min。 5.9.2.5 按 5.9.2.4 规定试验后，使温度升至室温，取出声发射仪并在正常工作条件下放置 24 h 以上，经产品性能检查应符合声发射仪标准的要求（低温试验后，若声发射仪有凝水现象，应适当延长预热时间或采用风扇通风等其他方法迅速去潮后再进行性能检查） 。 5.9.2.6 潮湿箱中空气应能均匀地循环，容积至少为声发射仪的 3 倍，以保证在规定时间内箱中温度变化不超过 2，湿度变化不超过 3%，并防止凝水现象发生。 5.9.2.7 声发射仪若有对湿度特别敏感的元部件，如磁带、纸带等，允许取出或采用其他措施。

27、 5.10 耐湿性能的检测方法 耐湿性能的检测方法应符合 GB/T 2423.4 的规定。 5.11 耐运输颠簸性能的试验方法 运输性能的试验方法应符合 JB/T 9329 1999 中 4.4 和 4.5 的规定。 5.12 检测项目 以上环境试验中的仪器性能检测项目不得少于表 3 的规定。 表 3 仪器性能测试项目 试 验 分 类 序号 检 测 项 目 章 条 温度 湿度 运输 1 工作频率、带宽 4.1、 4.3.2 2 增益 4.2.1 3 绝缘电阻 4.4 4 介电强度 4.5 5 外观质量 4.6 6 噪声电平 5.6.1 7 动态范围 5.6.3 8 门槛电压 5.7.2、 4.3.1 9 声发射振铃计数 5.7.3.4、 4.3.3.5 注 ： “”符号表示必检，未标注“”符号的项目必要时应由质量监督检验部门按需要进行抽检。 6 成套性及随机文件 6.1 成套供应 成套供应的声发射仪包括： JB/T 57542011 8