超声波探伤不确定度的评定

　　测量不确定度从词义上理解,意味着对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度。由于被测量定义的不完善和人们对其认识的不足以及对测量过程控制的不完善,均会产生测量结果的不确定度。测量不确定度的定义是:表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。传统的误差评定,由于概念和数据处理方法的不一致,使测量结果缺乏可比性。因此,国际标准化组织(ISO)等七个国际组织1993年联合发布了《测量不确定度表示指南》。在我国采用国际通用方法对测量不确定度进行评定和表示,不仅是学科间交流的需要,也是全球市场经济发展的需要^[1,2]。

　　GB 15481—2000《检测与校准实验室能力的通用要求》标准中明确规定对校准实验室和进行自校准的检测室均应具有并应用评定测量不确定度的程序,对检测试验室应努力找出不确定度的所有分量且作出合理评定。本文采用国际通用的测量不确定度的评定和表示方法,在采用计算法进行超声波纵波直探头探伤时,对缺陷的声程和当量尺寸的不确定度进行了评定和表述。

　　1　超声波探伤缺陷声程不确定度的评定

　　1.1　缺陷声程不确定度的A类评定

　　采用CUD-2020型超声波探伤仪器,使用对比试块(声程200 mm,2 mm平底孔)调整该仪器,对一自然缺陷进行声程测定,共测10次,测量结果见表1。由表1得10次测量的平均值-x=100.2 mm。

　　根据贝塞尔公式得到单次实验标准偏差为

　　则其测量不确定度为

　　相对不确定度

　　其自由度为

　　1.2　缺陷声程不确定度的B类评定

　　1.2.1　仪器荧光屏读数引入的不确定度

　　声程读数误差为每100 mm约±1 mm,按均匀分布,置信因子K取,误差区间半宽度1 mm,其不确定度为u=1/ 3=0.58 mm。

　　则由声程读数误差引起的相对不确定度为

　　估计,则其自由度为

　　1.2.2　仪器水平线性引入的不确定度

　　该仪器的水平线性为1%,按均匀分布,K取,区间半宽度1%,则由水平线性引入的相对不确定度为

　　估计,则其自由度为

　　1.2.3　对比试块厚度公差引入的不确定度

　　对比试块厚度公差为±0.5 mm,按均匀分布,K取,得其不确定度为

　　则由于对比试块厚度公差引入的相对不确定度为

　　估计,则其自由度为

　　1.2.4　声速差引入的不确定度

　　选用对比试块应使之与被检材料的声速特性相同或相近,但仍存在一些声速差异,这将会引入声程的不确定度,由于其影响较小,故忽略。被检材料的晶粒结构、成分和显微结构的局部各向异性可能导致声程不确定度约为u=0.01%,置信概率P=95%,在区间内可认为正态分布,包含因子kp=1·96,则^[3]