CN207717715U - 非金属声波检测仪计量检定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及非金属声波检测仪计量检定装置,其中声程调节装置架设在检定水池上，测温机构固定在声程调节装置上，控制箱与声程调节装置连接，计算机与控制箱连接；声程调节装置包括工作台、光栅位移传感器、滑轨、丝杠、滑动支座、支架，工作台上安装有光栅位移传感器，滑轨和丝杠平行且分别安装于工作台的台面上，滑轨上设置滑动支座，丝杠和滑动支座配合驱动滑动支座沿滑轨移动，丝杠连接动力装置，控制箱与动力结构连接。本实用新型的有益效果：结构设置合理，综合测量发射电压幅值稳定度、电压幅值准确度、平面换能器空气中声时值测量的准确度和径向换能器水介质声时值测量准确度，检定过程更符合实际工程需要，检定结果更可靠。

Description

非金属声波检测仪计量检定装置

技术领域

本实用新型涉及水运工程计量领域，尤其是非金属声波检测仪计量检定装置。

背景技术

非金属声波检测仪的主要用途是检测混凝土的强度、裂缝深度、混凝土匀质性、损伤层厚度、混凝土厚度、桩身完整性、结构内部缺陷、钢管混凝土内部缺陷。它通过声波测试的方法，测定被测介质中的声波传播速度、振幅、频率和波形等声学参数的变化。从而了解被测介质(非金属)的物理学特性，经过分析、计算、处理后即可判断出非金属内部质量。广泛应用于水运工程建设中混凝土等非金属结构的缺陷、强度检测。

目前国内对非金属声波检测仪计比较常用的检定方法主要有：标准棒法、时-距测量法、电信号测量法。根据交通部行业规程JJG027(交通)-2004《水运工程非金属声波检测仪》及建筑工业行业标准JG/T5004-1992《混凝土超声波检测仪》对计量指标相对误差进行检测。但现有的检定装置和方法在检测过程复杂检测过程中，检测设备、环境条件、实验人员等对检测结果产生影响，这样操作对于检定的结果很难保证测量的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术领域存在的不足，提供一种非金属声波检测仪计量检定装置，所采取的技术方案如下：

非金属声波检测仪计量检定装置，包括检定水池、声程调节装置、计算机、控制箱、测温机构，其特征在于所述声程调节装置架设在所述检定水池上，所述测温机构固定在所述声程调节装置上，所述控制箱与所述声程调节装置连接，所述计算机与所述控制箱连接；

所述声程调节装置包括工作台、光栅位移传感器、滑轨、丝杠、滑动支座、支架，所述工作台上安装有所述光栅位移传感器，所述滑轨和所述丝杠平行且分别安装于所述工作台的台面上，所述滑轨上滑动设置滑动支座，所述丝杠和所述滑动支座配合驱动所述滑动支座沿所述滑轨移动，所述丝杠连接动力装置，所述控制箱与所述动力结构连接；

所述滑动支座为两个，所述滑动支座分别通过第一固定装置上部固定平面换能器固定架，所述第一固定装置下部固定支架，所述支架下端通过第二固定装置固定径向换能器固定架。

进一步地，还包括示波器，所述示波器采用数字示波器。

进一步地，还包括数字多用表和信号发生器，所述数字多用表和所述信号发生器连接，所述数字多用表采用6位半数字多用表，所述信号发生器采用低失真信号发生器。

进一步地，还包括两个平面换能器，两个所述平面换能器分别固定在各自的平面换能器固定架上，两个所述平面换能器两辐射面相对而立设置，两个所述平面换能器心连接线应与辐射面垂直。

进一步地，还包括两个径向换能器，两个所述径向换能器分别固定在各自的径向换能器固定架上，两个所述径向换能器平行设置且处于同一水平面上，两个所述径向换能器全浸没于所述检定水池水中。

进一步地，所述测温机构采用玻璃液体温度计或数字温度显示仪；所述检定水池采用消声水池；

所述玻璃液体温度计或数字温度显示仪的量程为0-40℃。

进一步地，所述支架包括固定支架和移动支架，两个所述径向换能器与所述固定支架和所述移动支架下端的固定径向换能器固定架固定。

进一步地，所述检定水池下设水池支架，所述水池支架下设置调平装置和滚轮，所述滚轮设置锁紧装置。

进一步地，所述锁紧装置为刹车把。

进一步地，还包括打印机，所述打印机与所述计算机连接。

本实用新型的有益效果：结构设置合理，有效降低检测设备、环境条件、实验人员等对检定结果产生影响，综合测量发射电压幅值稳定度、电压幅值准确度、平面换能器空气中声时值测量的准确度和径向换能器水介质声时值测量准确度，检定结果可靠。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的检定水池和声程调节装置的安装示意图。

图3是本实用新型的测量径向换能器水介质声时值测量的准确度的原理示意图。

图4是本实用新型的声程调节装置的结构示意图。

图5是图4的左视图。

图中，1.检定水池,2.计算机,3.非金属声波检测仪,4.数字多用表,5.信号发生器,6.示波器,7.测温机构,8.声程调节装置,9.工作台,10.平面换能器,11.径向换能器,12.控制箱,13.丝杠,14.光栅位移传感器,15.滑轨，16.滑动支座，17.第一固定装置,18.平面换能器固定架，19.支架，20.第二固定装置,21.径向换能器固定架，22.水池支架，23.调平装置,24.滚轮，25.锁紧装置

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所提供的具体实施例进行说明。

非金属声波检测仪计量检定装置，包括检定水池1、声程调节装置8、计算机2、控制箱12、测温机构7，声程调节装置8架设在检定水池1上，测温机构7固定在声程调节装置8上，控制箱12与声程调节装置8连接，计算机2与控制箱12连接；

声程调节装置8包括工作台9、光栅位移传感器14、滑轨15、丝杠13、滑动支座16、支架17，工作台9上安装有光栅位移传感器14，滑轨15和丝杠13平行且分别安装于工作台9的台面上，滑轨15上滑动设置滑动支座16，丝杠13和滑动支座16配合驱动滑动支座16沿滑轨15移动，丝杠13连接动力装置，控制箱12与动力结构连接；动力装置采用步进电机。整体结构设置合理，便于两个滑动支座16相对位置的调整，综合测量发射电压幅值稳定度、电压幅值准确度、平面换能器空气中声时值测量的准确度和径向换能器水介质声时值测量准确度，检定结果可靠。

滑动支座16为两个，滑动支座16分别通过第一固定装置17上部固定平面换能器固定架18，第一固定装置17下部固定支架19，支架19下端通过第二固定装置20固定径向换能器固定架21。实现平面换能器和径向换能器的与滑动支座16固定和安装，结构简单，易于安装和实现。第二固定装置20采用T型结构,易于安装，可采用现有产品。

还包括示波器6，示波器6采用数字示波器，将被非金属声波检测仪3接上负载(1MΩ1/2W电阻)，发射电压置于最大，直接用数字示波器测量非金属声波检测仪3发射电压幅值。并在一小时内均匀时间间隔测量5次，按公式(1)、(2)式计算其最大值至最小值相对平均值的幅度变化范围，结果应符合发射电压幅值稳定度每小时优于±5％规定。

式中：次测量的平均值，V；u₁,u₂,u₃,u₄,u₅——5次测量的电压幅值，V；A——电压稳定度，％；u_max——5次电压测量的最大值，V；u_min——3次电压测量的最小值，V；

还包括数字多用表4和信号发生器5，数字多用表4和信号发生器5连接，数字多用表采用6位半数字多用表，信号发生器4采用低失真信号发生器。

信号发生器5选定50kHz的正弦信号作为输入频率值，以稳态方式触发；开启电源分别将声波仪的增益置成1，2，4，8，10，20，40，80，100，200倍；将信号发生器输出频率选定为50kHz的正弦信号作为信号源，同时输入声波仪输入口及数字万用表；调整正弦信号的幅值(该幅值宜略大于示波器显示量程的1/2)；读取数字万用表示值作为标准值，在声波仪上依次从通道一和通道二读取相应信号幅值；计算各增益条件下幅值读数对于标准值的相对误差，按公式(3)计算。结果应符合幅值相对误差不大于±3％的要求。

式中：δ_i——增益i倍时的相对误差，％；u_0i——增益i倍时的标准值，V；u_i——增益i倍时的幅值读数，V。

还包括两个平面换能器10，两个平面换能器10分别固定在各自的平面换能器固定架18上，两个平面换能器两辐射面相对而立设置，两个平面换能器心连接线应与辐射面垂直。

滑动支座16为两个，分别为第一滑动支座和第二滑动支座，支架19包括可固定支架和移动支架分别与第一滑动支座和第二滑动支座连接；

将一对常用平面换能器10分别放入声程调节装置的可固定支架和移动支架的平面换能器固定架18上，使两辐射面相对而立，其中心连接线应与辐射面垂直，确定好位置后将平面换能器10固定；用电缆连接平面换能器10与非金属声波检测仪3发射口及通道口，开机预热5min～10min后，使非金属声波检测仪3在发射电压最大、触发方式为“连发”状态下工作；调节接收声波使信号幅度达到满幅度的1/5～3/5，首波峰值为满屏显示的1/3～2/3；使平面换能器10零距离接触，若声程调节装置无法使两换能器零接触，则应将此距离清除，非金属声波检测仪3显示屏下方声时值显示应为0μs；在0mm～400mm测量范围内，改变平面换能器10声程距离10次，准确测量每次两平面换能器10间距(声程)，距离误差不大于1％；记下环境温度，按公式(4)计算空气标准声速值。

式中：v_c——空气标准声速值，m/s；T——空气温度，℃。

根据测量的10次声程和声波仪显示的声时值，按公式(5)计算空气中标准声时值，按公式(6)计算声波仪显示的声时值与空气中标准声时值的相对误差。结果应符合平面换能器空气中声时值测量误差应不大于±1％的规定。

式中：t_ci——第i个测点空气中标准声时值，s；d_i——第i个测点换能器之间的距离，m；v_c——空气标准声速值，m/s。

式中：δ_ti——第i个测点空气中声时相对误差，％；t_ci——第i个测点空气中标准声时值，s；t_i——第i个测点声波仪显示的空气中声时值，s。

还包括两个径向换能器11，两个径向换能器11分别固定在各自的径向换能器固定架21上，两个径向换能器11平行设置且处于同一水平面上，两个径向换能器11全浸没于检定水池1水中。

测温机构7采用玻璃液体温度计或数字温度显示仪；检定水池1采用消声水池；消声水池四面铺设消声材料，水池内没有声音反射和折射，普通水池会有声音的混响干扰，影响声信号的接收。

玻璃液体温度计或数字温度显示仪的量程为0-40℃，方便检定记录环境温度。

支架19包括固定支架和移动支架，两个径向换能器11与固定支架和移动支架下端的固定径向换能器固定架11固定。

检定水池1下设水池支架22，水池支架22下设置调平装置23和滚轮24，滚轮24设置锁紧装置25。调平装置23采用螺纹结构或套管结构帮助检定水池1适应低洼不平的地面，滚轮24方便检定水池1整体，锁紧装置25为刹车把。设备整体移动到所需位置后锁定位置，防止检定水池1滑动。

锁紧装置25为刹车把，结构简单，易于实现，采用现有产品。

还包括打印机，打印机与计算机连接，实现检定数据和报告的记录和打印。

实施例1测量发射电压幅值稳定度

非金属声波检测仪计量检定装置，包括检定水池1、声程调节装置8、计算机2、控制箱12、测温机构7，声程调节装置8架设在检定水池1上，测温机构7固定在声程调节装置8上，控制箱12与声程调节装置8连接，计算机2与控制箱12连接；

声程调节装置8包括工作台9、光栅位移传感器14、滑轨15、丝杠13、滑动支座16、支架17，工作台9上安装有光栅位移传感器14，其反馈的位置坐标对工作台的上位置。滑轨15和丝杠13平行且分别安装于工作台9的台面上，滑轨15上滑动设置滑动支座16，丝杠13和滑动支座16配合驱动滑动支座16沿滑轨15移动，丝杠13连接动力装置，控制箱12与动力结构连接；动力装置采用步进电机。整体结构设置合理，有效降低检测设备、环境条件、实验人员等对检定结果产生影响，综合测量发射电压幅值稳定度、电压幅值准确度、平面换能器空气中声时值测量的准确度和径向换能器水介质声时值测量准确度，检定结果可靠。

滑动支座16为两个，滑动支座16分别通过第一固定装置17上部固定平面换能器固定架18，第一固定装置17下部固定支架19，支架19下端通过第二固定装置20固定径向换能器固定架21。

还包括示波器6，示波器6采用数字示波器，实现对波形的保存和处理，具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点。

测量发射电压幅值稳定度具体包括以下步骤：

步骤A:将待检非金属声波检测仪接上负载(1MΩ1/2W电阻)，待检非金属声波检测仪发射电压置于最大；

步骤B:直接用数字示波器测量声波仪发射电压幅值，并在一小时内均匀时间间隔测量5次，按公式和计算其最大值至最小值相对平均值的幅度变化范围；

式中，次测量的平均值，V；u₁,u₂,u₃,u₄,u₅——5次测量的电压幅值，V；A——电压稳定度，％；u_max——5次电压测量的最大值，V；u_min——5次电压测量的最小值，V；

步骤C：判断计算结果是否符合发射电压幅值稳定度每小时优于±5％规定。

实施例2测量电压幅值准确度

非金属声波检测仪计量检定装置，包括检定水池1、声程调节装置8、计算机2、控制箱12、测温机构7，声程调节装置8架设在检定水池1上，测温机构7固定在声程调节装置8上，控制箱12与声程调节装置8连接，计算机2与控制箱12连接；

声程调节装置8包括工作台9、光栅位移传感器14、滑轨15、丝杠13、滑动支座16、支架17，工作台9上安装有光栅位移传感器14，滑轨15和丝杠13平行且分别安装于工作台9的台面上，滑轨15上滑动设置滑动支座16，丝杠13和滑动支座16配合驱动滑动支座16沿滑轨15移动，丝杠13连接动力装置，控制箱12与动力结构连接；动力装置采用步进电机。整体结构设置合理，有效降低检测设备、环境条件、实验人员等对检定结果产生影响，综合测量发射电压幅值稳定度、电压幅值准确度、平面换能器空气中声时值测量的准确度和径向换能器水介质声时值测量准确度，检定结果可靠。

滑动支座16为两个，滑动支座16分别通过第一固定装置17上部固定平面换能器固定架18，第一固定装置17下部固定支架19，支架19下端通过第二固定装置20固定径向换能器固定架21。

还包括数字多用表4和信号发生器5，数字多用表4和信号发生器5连接，数字多用表采用6位半数字多用表，为高精度数字万用表的读书应该为±1999999(6位半)，信号发生器4采用低失真信号发生器，采用低频信号发生器(北京日捷)RJMBJ207-1028，频率范围：5Hz～110KHz，输出电压：10μV6Vrms，失真：20Hz～20KHz≤0.005％，其余频段≤0.01％。

测量电压幅值准确度具体包括以下步骤：

步骤D:将非金属声波检测仪选定50kHz的正弦信号作为输入频率值，以稳态方式触发；

步骤E:开启电源分别非金属声波检测仪的增益置成1，2，4，8，10，20，40，80，100，200倍；

步骤F:将信号发生器输出频率选定为50kHz的正弦信号作为信号源，同时输入非金属声波检测仪入口和数字多用表；

步骤G:调整正弦信号的幅值，读取数字多用表示值作为标准值，在非金属声波检测仪上依次从通道一和通道二读取相应信号幅值；

步骤H:计算各增益条件下幅值读数对于标准值的相对误差，

按公式计算

式中,δ_i——增益i倍时的相对误差，％；u_0i——增益i倍时的标准值，V；u_i——增益i倍时的幅值读数，V；

步骤I:判断计算结果是否符合幅值相对误差不大于±3％的规定。

步骤G中调整正弦信号的幅值具体地整正弦信号的的幅值宜略大于示波器显示量程的1/2。

实施例3测量平面换能器空气中声时值测量的准确度

非金属声波检测仪计量检定装置，包括检定水池1、声程调节装置8、计算机2、控制箱12、测温机构7，声程调节装置8架设在检定水池1上，测温机构7固定在声程调节装置8上，控制箱12与声程调节装置8连接，计算机2与控制箱12连接；

声程调节装置8包括工作台9、光栅位移传感器14、滑轨15、丝杠13、滑动支座16、支架17，工作台9上安装有光栅位移传感器14，其反馈的位置坐标对工作台的上位置。滑轨15和丝杠13平行且分别安装于工作台9的台面上，滑轨15上滑动设置滑动支座16，丝杠13和滑动支座16配合驱动滑动支座16沿滑轨15移动，丝杠13连接动力装置，控制箱12与动力结构连接；动力装置采用步进电机。整体结构设置合理，有效降低检测设备、环境条件、实验人员等对检定结果产生影响，综合测量发射电压幅值稳定度、电压幅值准确度、平面换能器空气中声时值测量的准确度和径向换能器水介质声时值测量准确度，检定结果可靠。

滑动支座16分别通过第一固定装置17上部固定平面换能器固定架18，第一固定装置17下部固定支架19，支架19下端通过第二固定装置20固定径向换能器固定架21。

滑动支座16为两个，分别为第一滑动支座和第二滑动支座，支架19包括可固定支架和移动支架分别与第一滑动支座和第二滑动支座连接；

将一对常用平面换能器10分别放入声程调节装置的可固定支架和移动支架的平面换能器固定架18上，使两辐射面相对而立，其中心连接线应与辐射面垂直，确定好位置后将平面换能器10固定。

测量平面换能器空气中声时值测量的准确度具体包括以下步骤：

步骤J:将一对平面换能器分别放入声程声程调节装置固定支架和移动支架上端孔口，两辐射面相对而立，其中心连接线应与辐射面垂直，确定好位置后将平面换能器固定；

步骤K:用电缆连接平面换能器与非金属声波检测仪发射口及通道口，开机预热5min～10min后，使非金属声波检测仪在发射电压最大、触发方式为连发状态下工作；

步骤L:调节接收声波使信号幅度达到满幅度的1/5～3/5，首波峰值为满屏显示的1/3～2/3；

步骤:M使两平面换能器零距离接触声波仪，非金属声波检测仪显示屏下方声时值显示应为0μs；

步骤N:在0mm～400mm测量范围内，改变两平面换能器声程距离10次，准确测量每次平面换能器声程，距离误差不大于1％；

步骤O:记录环境温度，按公式计算空气标准声速值；

式中：v_c——空气标准声速值，m/s；T——空气温度，℃；

步骤P:根据测量的10次声程和声波仪显示的声时值，按公式计算空气中标准声时值,

式中：t_ci——第i个测点空气中标准声时值，s；d_i——第i个测点换能器之间的距离即声程，m；v_c——空气标准声速值，m/s；

步骤Q:按公式计算声波仪显示的声时值与空气中标准声时值的相对误差，

式中：δ_ti——第i个测点空气中声时相对误差，％；t_ci——第i个测点空气中标准声时值，s；t_i——第i个测点声波仪显示的空气中声时值，s。

步骤Q:判断计算结果是否符合平面换能器空气中声时值测量误差应不大于±1％的规定。

实施例4测量径向换能器水介质声时值测量的准确度

非金属声波检测仪计量检定装置，包括检定水池1、声程调节装置8、计算机2、控制箱12、测温机构7，声程调节装置8架设在检定水池1上，测温机构7固定在声程调节装置8上，控制箱12与声程调节装置8连接，计算机2与控制箱12连接；

声程调节装置8包括工作台9、光栅位移传感器14、滑轨15、丝杠13、滑动支座16、支架17，工作台9上安装有光栅位移传感器14，其反馈的位置坐标对工作台的上位置。滑轨15和丝杠13平行且分别安装于工作台9的台面上，滑轨15上滑动设置滑动支座16，丝杠13和滑动支座16配合驱动滑动支座16沿滑轨15移动，丝杠13连接动力装置，控制箱12与动力结构连接；动力装置采用步进电机。整体结构设置合理，有效降低检测设备、环境条件、实验人员等对检定结果产生影响，综合测量发射电压幅值稳定度、电压幅值准确度、平面换能器空气中声时值测量的准确度和径向换能器水介质声时值测量准确度，检定结果可靠。

滑动支座16分别通过第一固定装置17上部固定平面换能器固定架18，第一固定装置17下部固定支架19，支架19下端通过第二固定装置20固定径向换能器固定架21。

滑动支座16为两个，分别为第一滑动支座和第二滑动支座，支架19包括可固定支架和移动支架分别与第一滑动支座和第二滑动支座连接；

还包括两个径向换能器11，两个径向换能器11分别固定在各自的径向换能器固定架21上，两个径向换能器11平行设置且处于同一水平面上，两个径向换能器11全浸没于检定水池1水中。

测量径向换能器水介质声时值测量的准确度具体包括以下步骤：

步骤1:将两个径向换能器放入检定水池，分别紧固在固定支架和移动支架上，保持两径向换能器平行，处于同一水平面上并全浸没于水中；

步骤2:用温度计测量水温，按对照表计算当前水温对应的标准声速值v_w；

水中超声速度随温度的变化对照表

步骤3:用电缆连接径向换能器与非金属声波检测仪发射口及通道口，开机预热5min～10min后，使非金属声波检测仪在发射电压最大、触发方式为连发状态下工作；

步骤4:调节接收声波使信号幅度达到满幅度的1/5～3/5，首波峰值为满屏显示的1/3～2/3；

步骤5:使两径向换能器零距离接触声波仪，非金属声波检测仪显示屏下方声时值显示应为0μs；

步骤6:在0mm～1800mm测量范围内，改变两径向换能器的距离5次，准确测量其间距；

步骤7:根据5次测量的声程值，按公式计算每个测点的水介质标准声时值，

式中：t_wi——第k个测点水介质标准声时值，s；d_wi——第k个测点换能器之间的距离，m；v_w——水介质标准声速值，s；

步骤7:按公式计算在水介质中声波仪显示的声时值相对误差，

式中：δ_k——第k个测点水介质声时值相对误差，％；t_wk——水介质标准声时值，s；t_k——第k个测点水介质中声波仪声时示值，s。

步骤7:判断计算结果是否符合径向换能器水介质中声时值测量误差应不大于±3％的规定。

实施例5

非金属声波检测仪计量检定装置，包括检定水池1、声程调节装置8、计算机2、控制箱12、测温机构7，声程调节装置8架设在检定水池1上，测温机构7固定在声程调节装置8上，控制箱12与声程调节装置8连接，计算机2与控制箱12连接；

声程调节装置8包括工作台9、光栅位移传感器14、滑轨15、丝杠13、滑动支座16、支架17，工作台9上安装有光栅位移传感器14，滑轨15和丝杠13平行且分别安装于工作台9的台面上，滑轨15上滑动设置滑动支座16，丝杠13和滑动支座16配合驱动滑动支座16沿滑轨15移动，丝杠13连接动力装置，控制箱12与动力结构连接；动力装置采用步进电机。整体结构设置合理，有效降低检测设备、环境条件、实验人员等对检定结果产生影响，综合测量发射电压幅值稳定度、电压幅值准确度、平面换能器空气中声时值测量的准确度和径向换能器水介质声时值测量准确度，检定结果可靠。

滑动支座16为两个，滑动支座16分别通过第一固定装置17上部固定平面换能器固定架18，第一固定装置17下部固定支架19，支架19下端通过第二固定装置20固定径向换能器固定架21。

还包括示波器6，示波器6采用数字示波器，将被非金属声波检测仪3接上负载(1MΩ1/2W电阻)，发射电压置于最大，直接用数字示波器测量非金属声波检测仪3发射电压幅值。并在一小时内均匀时间间隔测量5次，按公式(1)、(2)式计算其最大值至最小值相对平均值的幅度变化范围，结果应符合发射电压幅值稳定度每小时优于±5％规定。

式中：次测量的平均值，V；u₁,u₂,u₃,u₄,u₅——5次测量的电压幅值，V；A——电压稳定度，％；u_max——5次电压测量的最大值，V；u_min——3次电压测量的最小值，V；

还包括数字多用表4和信号发生器5，数字多用表4和信号发生器5连接，数字多用表采用6位半数字多用表，信号发生器4采用低失真信号发生器。

信号发生器5选定50kHz的正弦信号作为输入频率值，以稳态方式触发；开启电源分别将声波仪的增益置成1，2，4，8，10，20，40，80，100，200倍；将信号发生器输出频率选定为50kHz的正弦信号作为信号源，同时输入声波仪输入口及数字万用表；调整正弦信号的幅值(该幅值宜略大于示波器显示量程的1/2)；读取数字万用表示值作为标准值，在声波仪上依次从通道一和通道二读取相应信号幅值；计算各增益条件下幅值读数对于标准值的相对误差，按公式(3)计算。结果应符合幅值相对误差不大于±3％的要求。

式中：δ_i——增益i倍时的相对误差，％；u_0i——增益i倍时的标准值，V；u_i——增益i倍时的幅值读数，V。

还包括两个平面换能器10，两个平面换能器10分别固定在各自的平面换能器固定架18上，两个平面换能器两辐射面相对而立设置，两个平面换能器心连接线应与辐射面垂直。

滑动支座16为两个，分别为第一滑动支座和第二滑动支座，支架19包括可固定支架和移动支架分别与第一滑动支座和第二滑动支座连接；

将一对常用平面换能器10分别放入声程调节装置的可固定支架和移动支架的平面换能器固定架18上，使两辐射面相对而立，其中心连接线应与辐射面垂直，确定好位置后将平面换能器10固定；用电缆连接平面换能器10与非金属声波检测仪3发射口及通道口，开机预热5min～10min后，使非金属声波检测仪3在发射电压最大、触发方式为“连发”状态下工作；调节接收声波使信号幅度达到满幅度的1/5～3/5，首波峰值为满屏显示的1/3～2/3；使平面换能器10零距离接触，若声程调节装置无法使两换能器零接触，则应将此距离清除，非金属声波检测仪3显示屏下方声时值显示应为0μs；在0mm～400mm测量范围内，改变平面换能器10声程距离10次，准确测量每次两平面换能器10间距(声程)，距离误差不大于1％；记下环境温度，按公式(4)计算空气标准声速值。

式中：v_c——空气标准声速值，m/s；T——空气温度，℃。

根据测量的10次声程和声波仪显示的声时值，按公式(5)计算空气中标准声时值，按公式(6)计算声波仪显示的声时值与空气中标准声时值的相对误差。结果应符合平面换能器空气中声时值测量误差应不大于±1％的规定。

式中：t_ci——第i个测点空气中标准声时值，s；d_i——第i个测点换能器之间的距离，m；v_c——空气标准声速值，m/s。

式中：δ_ti——第i个测点空气中声时相对误差，％；t_ci——第i个测点空气中标准声时值，s；t_i——第i个测点声波仪显示的空气中声时值，s。

还包括两个径向换能器11，两个径向换能器11分别固定在各自的径向换能器固定架21上，两个径向换能器11平行设置且处于同一水平面上，两个径向换能器11全浸没于检定水池1水中。

测温机构7采用玻璃液体温度计或数字温度显示仪；检定水池1采用消声水池；消声水池四面铺设消声材料，水池内没有声音反射和折射，普通水池会有声音的混响干扰，影响声信号的接收。

玻璃液体温度计或数字温度显示仪的量程为0-40℃，方便检定记录环境温度。

支架19包括固定支架和移动支架，两个径向换能器11与固定支架和移动支架下端的固定径向换能器固定架11固定。

检定水池1下设水池支架22，水池支架22下设置调平装置23和滚轮24，滚轮24设置锁紧装置25。调平装置23帮助检定水池1适应低洼不平的地面，滚轮24方便检定水池1整体，锁紧装置25为刹车把。设备整体移动到所需位置后锁定位置，防止检定水池1滑动。

锁紧装置25为刹车把，结构简单，易于实现，采用现有产品。

还包括打印机，打印机与计算机连接，实现检定数据和报告的记录和打印。

非金属声波检测仪计量检定方法，包括以下步骤：

步骤一：搭建非金属声波检测仪计量检定装置；

步骤二：测量发射电压幅值稳定度、电压幅值准确度、平面换能器空气中声时值测量的准确度和径向换能器水介质声时值测量准确度；

步骤二中测量发射电压幅值稳定度具体包括以下步骤：

步骤A:将待检非金属声波检测仪接上负载(1MΩ1/2W电阻)，待检非金属声波检测仪发射电压置于最大；

步骤B:直接用数字示波器测量声波仪发射电压幅值，并在一小时内均匀时间间隔测量5次，按公式和计算其最大值至最小值相对平均值的幅度变化范围；

式中，次测量的平均值，V；u₁,u₂,u₃,u₄,u₅——5次测量的电压幅值，V；A——电压稳定度，％；u_max——5次电压测量的最大值，V；u_min——5次电压测量的最小值，V；

步骤C：判断计算结果是否符合发射电压幅值稳定度每小时优于±5％规定。

测量电压幅值准确度具体包括以下步骤：

步骤D:将非金属声波检测仪选定50kHz的正弦信号作为输入频率值，以稳态方式触发；

步骤E:开启电源分别非金属声波检测仪的增益置成1，2，4，8，10，20，40，80，100，200倍；

步骤F:将信号发生器输出频率选定为50kHz的正弦信号作为信号源，同时输入非金属声波检测仪入口和数字多用表；

步骤G:调整正弦信号的幅值，读取数字多用表示值作为标准值，在非金属声波检测仪上依次从通道一和通道二读取相应信号幅值；

步骤H:计算各增益条件下幅值读数对于标准值的相对误差，

按公式计算

式中,δ_i——增益i倍时的相对误差，％；u_0i——增益i倍时的标准值，V；u_i——增益i倍时的幅值读数，V；

步骤I:判断计算结果是否符合幅值相对误差不大于±3％的规定。

步骤G中调整正弦信号的幅值具体地整正弦信号的的幅值宜略大于示波器显示量程的1/2；

测量平面换能器空气中声时值测量的准确度具体包括以下步骤：

步骤J:将一对平面换能器分别放入声程声程调节装置固定支架和移动支架的的平面换能器固定架18上，两辐射面相对而立，其中心连接线应与辐射面垂直，确定好位置后将平面换能器固定；

步骤K:用电缆连接平面换能器与非金属声波检测仪发射口及通道口，开机预热5min～10min后，使非金属声波检测仪在发射电压最大、触发方式为连发状态下工作；

步骤L:调节接收声波使信号幅度达到满幅度的1/5～3/5，首波峰值为满屏显示的1/3～2/3；

步骤:M使两平面换能器零距离接触声波仪，非金属声波检测仪显示屏下方声时值显示应为0μs；

步骤N:在0mm～400mm测量范围内，改变两平面换能器声程距离10次，准确测量每次平面换能器声程，距离误差不大于1％；

步骤O:记录环境温度，按公式计算空气标准声速值；

式中：v_c——空气标准声速值，m/s；T——空气温度，℃；

步骤P:根据测量的10次声程和声波仪显示的声时值，按公式计算空气中标准声时值,

式中：t_ci——第i个测点空气中标准声时值，s；d_i——第i个测点换能器之间的距离即声程，m；v_c——空气标准声速值，m/s；

步骤Q:按公式计算声波仪显示的声时值与空气中标准声时值的相对误差，

式中：δ_ti——第i个测点空气中声时相对误差，％；t_ci——第i个测点空气中标准声时值，s；t_i——第i个测点声波仪显示的空气中声时值，s。

步骤Q:判断计算结果是否符合平面换能器空气中声时值测量误差应不大于±1％的规定。

测量径向换能器水介质声时值测量准确度具体包括以下步骤：

步骤1:将两个径向换能器放入检定水池，分别紧固在固定支架和移动支架上，保持两径向换能器平行，处于同一水平面上并全浸没于水中；

步骤2:用温度计测量水温，按对照表计算当前水温对应的标准声速值v_w；

步骤3:用电缆连接径向换能器与非金属声波检测仪发射口及通道口，开机预热5min～10min后，使非金属声波检测仪在发射电压最大、触发方式为连发状态下工作；

步骤4:调节接收声波使信号幅度达到满幅度的1/5～3/5，首波峰值为满屏显示的1/3～2/3；

步骤5:使两径向换能器零距离接触声波仪，非金属声波检测仪显示屏下方声时值显示应为0μs；

步骤6:在0mm～1800mm测量范围内，改变两径向换能器的距离5次，准确测量其间距；

步骤7:根据5次测量的声程值，按公式计算每个测点的水介质标准声时值，

式中：t_wi——第k个测点水介质标准声时值，s；d_wi——第k个测点换能器之间的距离，m；v_w——水介质标准声速值，s；

步骤7:按公式计算在水介质中声波仪显示的声时值相对误差，

式中：δ_k——第k个测点水介质声时值相对误差，％；t_wk——水介质标准声时值，s；t_k——第k个测点水介质中声波仪声时示值，s。

步骤7:判断计算结果是否符合径向换能器水介质中声时值测量误差应不大于±3％的规定。

步骤三：综合测量结果完成鉴定。综合发射电压幅值稳定度、电压幅值准确度、平面换能器空气中声时值测量的准确度和径向换能器水介质声时值测量准确度的是否符合相对误差相关的规定，四项均在误差范围内，非金属声波检测仪检定合格；若有一项不合格，非金属声波检测仪检定不合格。

与现有技术相比：结构设置合理，有效降低检测设备、环境条件、实验人员等对检定结果产生影响，综合测量发射电压幅值稳定度、电压幅值准确度、平面换能器空气中声时值测量的准确度和径向换能器水介质声时值测量准确度，检定结果可靠。

以上对本实用新型的一个实例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.非金属声波检测仪计量检定装置，包括检定水池、声程调节装置、计算机、控制箱、测温机构，其特征在于所述声程调节装置架设在所述检定水池上，所述测温机构固定在所述声程调节装置上，所述控制箱与所述声程调节装置连接，所述计算机与所述控制箱连接；

所述声程调节装置包括工作台、光栅位移传感器、滑轨、丝杠、滑动支座、支架，所述工作台上安装有所述光栅位移传感器，所述滑轨和所述丝杠平行且分别安装于所述工作台的台面上，所述滑轨上滑动设置滑动支座，所述丝杠和所述滑动支座配合驱动所述滑动支座沿所述滑轨移动，所述丝杠连接动力装置，所述控制箱与所述动力结构连接；

所述滑动支座为两个，所述滑动支座分别通过第一固定装置上部固定平面换能器固定架，所述第一固定装置下部固定支架，所述支架下端通过第二固定装置固定径向换能器固定架。

2.根据权利要求1所述的非金属声波检测仪计量检定装置，其特征在于还包括示波器，所述示波器采用数字示波器。

3.根据权利要求1或2所述的非金属声波检测仪计量检定装置，其特征在于还包括数字多用表和信号发生器，所述数字多用表和所述信号发生器连接，所述数字多用表采用6位半数字多用表，所述信号发生器采用低失真信号发生器。

4.根据权利要求1所述的非金属声波检测仪计量检定装置，其特征在于还包括两个平面换能器，两个所述平面换能器分别固定在各自的平面换能器固定架上，两个所述平面换能器两辐射面相对而立设置，两个所述平面换能器心连接线应与辐射面垂直。

5.根据权利要求1或4所述的非金属声波检测仪计量检定装置，其特征在于还包括两个径向换能器，两个所述径向换能器分别固定在各自的径向换能器固定架上，两个所述径向换能器平行设置且处于同一水平面上，两个所述径向换能器全浸没于所述检定水池水中。

6.根据权利要求1、2、4任一所述的非金属声波检测仪计量检定装置，其特征在于所述测温机构采用玻璃液体温度计或数字温度显示仪；所述检定水池采用消声水池；

所述玻璃液体温度计或数字温度显示仪的量程为0-40℃。

7.根据权利要求1或2所述的非金属声波检测仪计量检定装置，其特征在于所述支架包括固定支架和移动支架，两个所述径向换能器与所述固定支架和所述移动支架下端的固定径向换能器固定架固定。

8.根据权利要求1、2、4任一所述的非金属声波检测仪计量检定装置，其特征在于所述检定水池下设水池支架，所述水池支架下设置调平装置和滚轮，所述滚轮设置锁紧装置。

9.根据权利要求8所述的非金属声波检测仪计量检定装置，其特征在于所述锁紧装置为刹车把。

10.根据权利要求1、2、4、9任一所述的非金属声波检测仪计量检定装置，其特征在于还包括打印机，所述打印机与所述计算机连接。