JJF 2392-2026 超声猝发音信号源校准规范

　　中华人民共和国国家计量技术规范

　　JJF 2392—2026

　　超声猝发音信号源校准规范

　　Calibration Specification for Ultrasonic Tone Burst Generators

　　2026‑04‑02 发布 2026‑10‑02 实施

　　国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布

　　归 口 单 位： 全国声学计量技术委员会

　　主要起草单位： 湖北省计量测试技术研究院

　　参加起草单位： 浙江省质量科学研究院

　　中国船舶集团公司第七○一研究所湖北省标准化与质量研究院

　　中国计量科学研究院

　　本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释

　　本规范主要起草人：

　　王 飞(湖北省计量测试技术研究院)

　　姚秋平(湖北省计量测试技术研究院)

　　汤 雄(湖北省计量测试技术研究院)

　　参加起草人：

　　姚 磊(浙江省质量科学研究院)

　　朱传焕(中国船舶集团公司第七○一研究所)陈炎明(湖北省标准化与质量研究院)

　　田 琦(中国计量科学研究院)

　　引 言

　　JJF 1001—2011 《通用计量术语及定义》、 JJF 1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》、 JJF 1059. 1—2012 《测量不确定度的评定与表示》 共同构成制定本规范的基础性系列规范。

　　本规范为首次发布。

　　超声猝发音信号源校准规范

　　1 范围

　　本规范适用于 20 kHz~25 MHz 的超声猝发音信号源的校准 。

　　2 引用文件

　　本规范引用下列文件：

　　JJG 746—2004 超声探伤仪检定规程

　　JJF 1001—2011 通用计量术语及定义

　　JJF 1034—2020 声学计量术语及定义

　　JJF 1059. 1—2012 测量不确定度的评定与表示

　　GB/T 3102. 7—1993 声学的量和单位

　　GB/T 3947—1996 声学名词术语

　　GB/T 27664. 1—2011 无损检测 超声检测设备的性能与验证 第 1 部分： 仪器

　　凡是注日期的引用文件 ， 仅注日期的版本适用于本规范 ; 凡是不注日期的引用文件 ，其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本规范 。

　　3 术语

　　GB/T 3102. 7 中规定的量和单位适用于本规范 。

　　JJF 1001—2011 、JJF 1034—2020 、JJF 1059. 1—2012 和 GB/T 3947—1996 界定的及以下术语和定义适用于本规范 。

　　3. 1 猝发音 tone burst

　　波形起始和终止在零点上的一个或多个完整周期的正弦信号 。

　　[来源： JJF 1034—2020 ， 3. 16]

　　3. 2 超声猝发音信号源 ultrasonic tone burst generators

　　能产生超声猝发音电信号的装置 。

　　注 ：也可以是与信号发生器连用而产生超声猝发音电信号的装置。

　　4 概述

　　超声猝发音信号源是一种产生超声猝发音电信号的装置 ， 也可以是与信号发生器连用而产生超声猝发音电信号的装置 。超声猝发音信号源主要用于超声探伤仪 、声波检测仪等声学无损检测仪器的计量校准 。

　　5 计量特性

　　5. 1 频率误差

　　在 20 kHz~25 MHz 频率范围内 ，频率误差应不超过±0 . 1% 。

　　5. 2 重复周期误差

　　重复周期误差应不超过±0 . 1% 。

　　5. 3 持续时间误差

　　持续时间误差应不超过±0 . 1% 。

　　5. 4 谐波失真

　　在 20 kHz~25 MHz 频率范围内 ，谐波失真应不大于 0. 1% 。

　　5. 5 输出衰减误差

　　在 20 kHz~25 MHz 频率范围内 ，输出衰减范围应不小于 100 dB ， 至少应有 10 dB 、 6 dB 、2 dB 、1 dB 等衰减挡 ; 衰减误差： ±(1%A+0 . 05 dB)， 其中 A 为衰减量 。

　　注 ： 以上技术要求不用于合格判定 ，仅供参考。

　　6 校准条件

　　6. 1 环境条件

　　温度： 20 ℃~26 ℃ 。

　　相对湿度： 30%~90% 。

　　6. 2 测量标准及其他设备

　　a) 测 量 接 收 机 ： 频 率 范 围 覆 盖 20 kHz~125 MHz ， 相 对 电 平 测 量 大 于 100 dB ;

　　10 dB 范围内扩展不确定度小于 0 . 02 dB ，30 dB 范围内扩展不确定度小于 0 . 03 dB ，60 dB范围内扩展不确定度小于 0. 06 dB ， 100 dB 范围内扩展不确定度小于0. 15 dB 。

　　注 ：也可使用满足要求的频谱分析仪替代测量接收机。

　　b) 频 率 计 ： 在 20 kHz~25 MHz 频 率 范 围 内 ， 频 率 示 值 的 最 大 允 许 误 差 不 超过±0 . 05% 。

　　c) 数 字 示 波 器 ： 带 宽 不 小 于 200 MHz ， 时 间 测 量 误 差 不 超 过 ±0 . 2% (每 格0. 5 ns~ 5 s)， 电压幅度测量误差不超过±2%(每格1 mV~5 mV)。

　　7 校准项目和校准方法

　　7. 1 校准项目

　　超声猝发音信号源的校准项目见表 1。

　　表 1 校准项目一览表

　　表 1(续)

　　7. 2 校准方法

　　7. 2. 1 频率误差

　　7. 2. 1. 1 超声猝发音信号源与频率计连接如图 1 所示 。频率计的闸门时间设置为 1 s ，超声猝发音持续时间设置为 5 s ， 重复周期设置为 10 s ，频率分别设置为 20 kHz 、50 kHz、 2. 5 MHz 和 25 MHz。

　　图 1 超声猝发音频率误差校准连接示意图

　　7. 2. 1. 2 频率计读取信号的频率值 ，并按照公式(1) 计算相对误差 。

　　式中：

　　δf ——超声猝发音的频率误差 ， % ;

　　f ——被校超声猝发音频率的标称值 ，Hz;

　　f0 ——被校超声猝发音频率的实测值 ，Hz。

　　7. 2. 2 重复周期误差

　　7. 2. 2. 1 超声猝发音信号源与数字示波器连接如图 2 所示 。超声猝发音频率分别设置为 50 kHz 和2. 5 MHz ，信号持续时间设置为 10 个完整周期波形 ， 重复周期分别设置为2 ms 、1 ms 、0. 5 ms。

　　图 2 超声猝发音重复周期误差校准连接示意图

　　7. 2. 2. 2 用数字示波器测量信号重复周期 ，并按照公式(2) 计算相对误差 。

　　式中：

　　δ T ——超声猝发音重复周期误差 ， % ;

　　T ——被校超声猝发音重复周期的标称值 ，ms;

　　T0 ——被校超声猝发音重复周期的实测值 ，ms。

　　7. 2. 3 持续时间误差

　　7. 2. 3. 1 超声猝发音信号源与数字示波器连接如图 2 所示 。超声猝发音频率分别设置为 50 kHz 和 2. 5 MHz ， 信号持续时间设置为 2 ms 、1. 0 ms 、0. 5 ms ， 信号重复周期设

　　置为持续时间的 2 倍 。

　　7. 2. 3. 2 用数字示波器直接测量超声猝发音信号中正弦波列持续时间 ，并按照公式(3)计算相对误差 。

　　式中：

　　δ t ——超声猝发音持续时间误差 ， % ;

　　t ——被校超声猝发音持续时间的标称值 ，ms;

　　t0 ——被校超声猝发音持续时间的实测值 ，ms。

　　7. 2. 4 谐波失真

　　被校超声猝发音信号源与测量接收机如图 3 连接 。

　　图 3 超声猝发音谐波失真校准连接示意图

　　被校仪器的超声猝发音 持 续 时 间 设 置 为 5 s ， 重 复 周 期 设 置 为 10 s ， 频 率 分 别 设置 为 20 kHz 、 50 kHz 、2. 5 MHz 和 25 MHz ， 输出电压设置为额定最大输出电压 。在测量接收机上测量猝发音信号(含基波) 电压幅值 ， 和二 、三 、 四 、五次谐波电压幅值 ，按照公式(4) 计算谐波失真 D 。

　　D = 2 3 4 5 × 100% (4)

　　式中：

　　V ——超声猝发音信号(含基波) 电压幅值 ，mV;

　　V2 ——二次谐波电压幅值 ，mV;

　　V3 ——三次谐波电压幅值 ，mV;

　　V4 ——四次谐波电压幅值 ，mV;

　　V5 ——五次谐波电压幅值 ，mV 。

　　7. 2. 5 输出衰减误差

　　7. 2. 5. 1 被校超声猝发音信号源与测量接收机如图 3 连接 。超声猝发音持续时间设置为 5 s ， 重复周期设置为 10 s ， 频率分别设置为 20 kHz 、50 kHz 、2. 5 MHz 和 25 MHz，输出电压设置为额定最大输出电压 。测量接收机测量当前的输出信号电压作为参考电压值 。

　　7. 2. 5. 2 设置超声猝发音信号源的输出电压 ， 以 10 dB 为步进量进行信号衰减 ， 直到总衰减量超过 100 dB 或达到最大衰减值 。将衰减量归零后 ， 分别以 6 dB 、2 dB 、1 dB步进量进行信号衰减 ， 直到总衰减量达到 60 dB 、20 dB 、10 dB 。测量接收机在每种设置下测量实际衰减 ，按公式(5) 计算输出衰减误差 。

　　ΔL = L - L0 (5)

　　式中：

　　ΔL ——超声猝发音信号输出衰减误差 ，dB;

　　L ——超声猝发音信号输出衰减测量值 ，dB;

　　L0 ——超声猝发音信号输出衰减设置值 ，dB 。

　　8 校准结果的处理

　　8. 1 校准数据处理

　　所有数据应先计算 ，后修约 ， 出具校准结果的数据应按如下要求修约：

　　a) 频率误差 、重复周期误差 、持续时间误差和谐波失真的修约间隔为 0. 01% ;

　　b) 输出衰减误差的修约间隔为 0. 01 dB 。

　　8. 2 校准证书

　　超声猝发音信号源经校准出具校准证书 。推荐的校准证书的内页格式见附录 A 。

　　8. 3 校准结果的测量不确定度

　　超声猝发音信号源的测量不确定度按 JJF 1059. 1 的要求评定 ， 不确定度评定的示例见附录 B 。

　　9 复校时间间隔

　　超声猝发音信号源的复校时间间隔建议为 1 年 。复校时间间隔的长短取决于其使用情况 ， 如环境条件 、使用频率及测量对象等 ， 因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校的时间间隔 。

　　附录 A

　　校准证书的内容和格式

　　A . 1 超声猝发音信号源的校准证书至少应包括以下信息：

　　a) 标题：“校准证书”;

　　b) 实验室名称和地址;

　　c) 进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);

　　d) 证书的唯一性标识(如编号)， 每页及总页数的标识;

　　e) 客户的名称和地址;

　　f) 被校对象的描述和明确标识;

　　g) 进行校准的日期 ， 如果与校准结果的有效性和应用有关时 ，应说明被校准对象的接收日期;

　　h) 如果与校准结果的有效性或应用有关时 ，应对被校样品的抽样程序进行说明;

　　i) 校准所依据的技术规范的标识 ，包括名称及代码;

　　j) 本次校准所用测量标准溯源性及有效性说明;

　　k) 校准环境的描述;

　　l) 校准结果及其测量不确定度的说明;

　　m) 对校准规范的偏离的说明;

　　n) 校准证书或校准报告签发人的签名 、职务或等效标识;

　　o) 校准结果仅对被校对象有效的声明;

　　p) 未经实验室书面批准 ，不得部分复制证书的声明 。

　　A . 2 推荐超声猝发音信号源的校准证书内页格式见图 A . 1。

　　图 A . 1 校准证书内页的格式

　　图 A . 1 (续)

　　附录 B

　　测量不确定度评定示例

　　本附录以输出衰减误差为例 ， 说明超声猝发音信号源特性各校准项目的不确定度评定过程 。

　　B . 1 测量模型

　　本规范计算出各个衰减测量点对应衰减误差的最大值作为本次测量的结果 。超声猝发音信号衰减误差的测量模型如公式(B . 1)：

　　ΔL = L - L0 (B .1)

　　式中：

　　ΔL ——超声猝发音信号输出衰减误差 ，dB;

　　L ——超声猝发音信号输出衰减测量值 ，dB;

　　L0 ——超声猝发音信号输出衰减设置值 ，dB 。

　　B . 2 标准不确定度的评定

　　B . 2. 1 测量重复性引入的标准不确定度 u1

　　在相同测量条件下对某超声猝发音信号源的 50 kHz 和2. 5 MHz 信号输出衰减分别在 10 dB 挡位各个参考点测量 6 次 。50 kHz 信号测量数据见表 B . 1 ; 2. 5 MHz 信号测量数据见表 B . 2。

　　表 B. 1 某猝发音信号源 50 kHz信号输出衰减

　　dB

　　表 B. 2 某猝发音信号源 2. 5 MHz信号输出衰减

　　dB

　　而 6 次测得值的实验标准偏差计算方法见公式(B . 2)：

　　式中：

　　s ( Δ)——重复测量的实验标准差 ，dB;

　　α i ——第 i 次测量值 ，dB;

　　α av ——6 次重复测量的算术平均值 ，dB 。

　　将重复测量的实验标准偏差 s ( Δ)作为测量重复性引入的标准不确定度分量 ， 50 kHz标准不确定度见表 B . 3 ， 2. 5 MHz 标准不确定度见表 B . 4。

　　表 B. 3 某猝发音信号源 50 kHz 信号输出衰减误差测量重复性引入的标准不确定度

　　表 B. 4 某猝发音信号源 2. 5 MHz 信号输出衰减误差测量重复性引入的标准不确定度

　　B . 2. 2 测量接收机标准装置引入的标准不确定度 u2

　　测量中采用的测量接收机工作频率范围为 20 kHz~1 . 25 GHz ， 根据溯源证书给校准结果在 50 kHz 和 2. 5 MHz 的扩展不确定度 (见表 B . 5)， 计算标准不确定度 u2 ， 见表 B . 5。

　　表 B. 5 测量接收机的扩展不确定度和标准不确定度

　　B . 2. 3 接收机电平显示分辨率引入的标准不确定度 u3

　　测量接收机电平显示分辨率为 0. 01 dB ， 则不确定度区间半宽为 0. 005 dB ， 假设为均匀分布 ，取 k = 3 ，则： u3 = 0. 005 dB/3 ≈ 0. 003 dB 。

　　B . 3 合成标准不确定度

　　超声猝发音输出衰减误差的测量不确定度来源及标准不确定度数值汇总于表 B . 6和表 B . 7 中 。 由于表 B . 6 和表 B . 7 中各测量不确定度分量互不相关 ， 故 50 kHz 猝发音输出衰减的合成标准不确定度 u c 见表 B . 6 ; 2. 5 MHz 猝发音输出衰减的合成标准不确定度 u c 见表 B . 7。

　　B . 4 扩展不确定度

　　取包含因子 k= 2 ， 则 50 kHz 猝发音输出衰减的扩展不确定度见表 B . 6 ; 2. 5 MHz猝发音输出衰减的扩展不确定度见表 B . 7。

　　表 B. 6 50 kHz猝发音输出衰减的测量不确定度来源及数值

　　表 B. 7 2. 5 MHz 猝发音输出衰减的测量不确定度来源及数值