Page 80 - 无损检测2023年第二期
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宋 飞, 等:
工业 CT 系统检测过程中缺欠尺寸的测量不确定度
方法进行尺寸测量。 量结果。
3.2 缺欠试件 实际检测输出一次结果, 则其直径与长度测量
通常无损检测所检试件存在的自然产生或人工 不确定度分别为u p ϕ =0.007mm , u p L=0.014mm 。
制备的缺欠, 而缺欠的尺寸和分布具有随机性, 文章 3.4 平板探测器像素尺寸引起的标准不确定度
中采用长横孔作为测试缺欠。试件结构如图 2 所 试验使用的 CT 系统平板探测器图像像素尺寸
示, 评定模型采用的试件材料为铝合金, 形状为圆柱 为139 μ m , 故可以假定像素尺寸对测量结果的影响
体, 内部含有圆柱体形状的长横孔。试件规格为 满足误差限为 ±69.5 μ m 的均匀分布。包含因子k
80mm×30mm ( 直径×高), 缺欠尺寸为1.5mm× 为
为 3 , 由 像 素 尺 寸 引 起 的 相 对 不 确 定 度 u p ix
8mm ( 直径×长度), 缺欠尺寸测量过程中以最大长 0.048mm 。
度和最大直径作为测量结果。 3.5 系统微焦点的空间分辨率引起的不确定度
由于系统空间分辨率为[ 2.38+ ( L / 100 )] m ,
μ
按缺欠尺寸为 ϕ 1.5mm×8.0mm 计算, 可得出缺
欠测量直径方向和长度方向的系统空间分辨率为
0.017mm 和0.082mm , 假定其满足均匀分布, 包含
因子k 为 3 , 那么, 由系统空间分辨率引起的不确
定度u sr ϕ =0.010mm , u srL=0.047mm 。
3.6 系统的密度分辨率引起的标准不确定度
图2 试件结构示意
CT 系统的密度分辨率为0.9% , 按照缺欠尺寸
3.3 测量过程引起的标准不确定度
为 ϕ 1.5mm×8.0mm 计算, 可得出缺欠直径方向
采用 VGStudioMAX3.3软件对被检试件进行
和长度方向的分辨率为0.014mm 和0.072mm , 假
尺寸测量, 测量次数为10次, 获得缺欠直径 ϕ 和长
定其满足均匀分布, 包含因子k 为 3 , 可得到密度
度L , 测量结果如表1所示。
分辨率引起的不 确 定 度 u d ϕ =0.008 mm , u dL =
表1 试件缺欠尺寸测量结果 mm
0.042mm 。
测量次数 缺欠直径 缺欠长度
3.7 动态误差引起的标准不确定度
1 1.490 8.073
试验采用 VGStudioMAX3.3软件进行测量,
2 1.506 8.069
可忽略不计, 故认为动态误差引起的不
动态误差δ t
3 1.513 8.045
为零。
4 1.503 8.041 确定度分量u t
5 1.496 8.049 3.8 由已校准试件引起的标准不确定度
6 1.506 8.056 被测试件缺欠的校准值以及扩展不确定度由校
7 1.511 8.050 准证书给出。由校准证书可知, 缺欠尺寸的扩展测量
8 1.503 8.034 不确定度U 为0.004mm , 包含因子k 为2 , 则由已校
9 1.504 8.029
为0.002mm 。
准试件引起的标准不确定度分量u cal
10 1.501 8.036
3.9 由温度波动引起的标准不确定度
由表 1 得到 10 次测量的 ϕ 和L 平均值, 即 温度波动对尺寸测量结果的影响, 体现在温度
- -
ϕ = 1.503mm , L = 8.048mm 。 差 Δ t 与膨胀系数 α 对尺寸的直接影响, 可表示为
根据贝塞尔公式得到单次试验的标准偏差, 即 δ T= lαΔt ( 5 )
为测试环境温度波动所引入的误差; l 为被
1 式中: δ T
- 2
(
S ϕ = ∑ ϕ i-ϕ ) = 0.007mm
n-1 测量尺寸; α 为膨胀系数; Δt 为温度差。
( 4 )
其中温度差 Δt 对尺寸测量结果的影响较大,
1
- 2
S L = ∑ ( L i-L ) = 0.014mm 假定测量时试块的温度差 Δt 为在±2℃范围内均
n-1
为缺欠直径测量结果的标
式中: n 为测量次数; S ϕ 匀分布, 包含因子k 为 3 。而膨胀系数α 变化量对
为缺欠长度测量结果的标准偏差; 为
准偏差; S L 尺寸测量结果的影响远小于 Δ t 的影响, 故可将试
ϕ i
为缺欠直径的各次测 验环境下的膨胀系数α 认定为常数, 铝合金试件的
缺欠直径的各次测量结果; L i
4
6
2023年 第45卷 第2期
无损检测
