中华人民共和国水利行业标准
SL/T 120—2025替代 SL 120—2012
岩石声波参数测试仪校验方法
Calibrating method forrock acousticparameter
measurementinstrument
2025-05- 12发布 2025-08- 12实施
中华人民共和国水利部 发 布
中华人民共和国水利部
关于批准发布 《水利水电工程单元工程施工质量验收标准 第 8部分 : 安全监测
工程》 等 6项水利行业标准的公告
2025年第 11号
中华人民共和国水利部批准发布 《水利水电工程单元工程施工质量验收标准 第 8部分 : 安全监测工程》 (SL/T 631.8—2025) 等 6项水利行业标准 , 现予以公告 。
水利部
2025年 5 月 12 日
前 言
根据水利技术标准制修订计划安排 , 按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第 1 部分 : 标准化文件的结构和起草规则》 的要求 , 对 SL 120—2012《岩石声波参数测试仪校验方法》 进行修订 。
本标准共 6章和 2个附录 , 主要技术内容有 :
— 校验要求 ;
— 校验方法 ;
— 校验周期与校验结果 。
本次修订的主要内容有 :
— 修改了校验性能 、校验方法 、校验周期与校验结果 ;
— 加入当前室外测试常用的径向换能器 , 将声波的纵波 、横波分开进行校验并给出具体误差范围 ;
— 增补了校验器具 , 对校验参数进行了补充和修改 , 对校验结果进行了简化 。
请注意本标准的某些内容可能涉及专利 。本标准的发布机构不承担识别专利的责任 。
本标准所替代标准的历次版本为 :
—SL 120—95
—SL 120—2012
本标准批准部门 : 中华人民共和国水利部
本标准主持机构 : 水利部水利工程建设司
本标准解释单位 : 水利部水利工程建设司
本标准的主编单位 : 长江水利委员会长江科学院
本标准的参编单位 : 水利部岩土力学与工程重点实验室中铁第四勘察设计院集团有限公司
长江岩土工程有限公司
湖北汉江王甫洲水力发电有限责任公司本标准出版 、发行单位 : 中国水利水电出版社
本标准主要起草人 : 周黎明 付代光 肖国强 李玉婕 孙红林 张 敏 邓争荣 颜 剑周华敏 王法刚 张 杨 周 密 罗 荣 王 奔 向志鹏
本标准审查会议技术负责人 : 胡大伟
本标准体例格式审查人 : 陈 昊
本标准在执行过程中 , 请各单位注意总结经验 , 积累资料 , 随时将有关意见和建议反馈给水利部国际合作与科技司 (通 信 地 址 : 北 京 市 西 城 区 白 广 路 二 条 2 号 ; 邮 政 编 码 : 100053; 电 话 : 010 63204533; 电子邮箱: bzh@mwr.gov.cn; 网址: http: //gjkj.mwr.gov.cn/jsjd1/bzcx/)。
岩石声波参数测试仪校验方法
1 范围
本标准描述了岩石声波参数测试仪校验要求 、校验方法 、校验周期与校验结果 。
本标准适用于新制造 、使用中和维修后的不同系列岩石 (体) 和混凝土声波参数测试仪器的校验 。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本标准必不可少的条款 。其中 , 注日期的引用文件 , 仅该日期对应的版本适用于本标准 ; 不注日期的引用文件 , 其最新版本 (包括所有的修改单) 适用于本标准 。
GB/T 23900 无损检测 材料超声速度测量方法
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准 。
3 1
声波参数测试仪器 acousticparametermeasurementinstrument
测定声波在岩石 (体) 和混凝土中的传播时间 、振幅和频率的专用设备 , 简称声波仪 。
3 2
首波 primary wave
换能器接收到首个明显区别于噪声信号且具有完整周期的波形信号 。
3 3
声时 acoustic traveltime
声波在介质中传播的时间 。
3 4
声幅 acousticamplitude
声波仪接收到首波信号幅值的极值 。
3 5
主频 dominantfrequency
接收有效声波信号频率域最大振幅所对应的频率值 。
3 6
波速 wavevelocity
声波在介质中传播的速度 。
3 7
纵波 acoustic longitudinalwave
介质质点的振动方向与波的传播方向一致的声波 。
3 8
横波 acoustic transversewave
介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的声波 。
4 校验要求
4.1 一般要求
4.1.1 声波仪应有铭牌 。铭牌上应标明 : 名称 、型号 、主要技术参数 、制造厂名 、 出厂编号和 日期 。
4.1.2 声波仪应附带使用说明书 、 出厂合格证书等资料 。
4.1.3 声波仪外壳应完整 , 无破裂损伤 , 紧固件无松动 , 晃动声波仪时机内无异常响动 。
4.1.4 声波仪校验设备应经法定计量检定机构检定或校准合格 。
4.1.5 声波仪校验参数应包括声时 、声幅 、主频 、波速 、标准试件厚度 。
4.1.6 声波仪校验器具应在检定或校准有效期内 , 处于正常状态 。
4.2 技术要求
4.2.1 声波仪任意两通道之间相位差不应超过 3°。
4.2.2 声波仪发射电压范围宜为 250V~ 1000V, 且分档可选 。
4.2.3 发射电压 1 h 内测量的最大值 、最小值与 5 次测量平均值相对误差不应大于 5.0% 。
4.2.4 声时采样最小间隔不宜小于 0.1 μs, 且连续可调 。
4.2.5 纵波声时测量平面换能器相对误差不应大于 1.0% ; 径向换能器水中相对误差单孔不应大于3.0% , 分体式换能器不应大于 3.0% 。
4.2.6 声幅测量相对误差不应大于 3.0% 。
4.2.7 主频测量相对误差不应大于 10.0% 。
4.2.8 纵波波速测量相对误差平面换能器不应大于 2.0% ; 径向换能器单孔不应大于 3.0% , 分体式换能器不应大于 3.0% 。
4.2.9 径向换能器测点单孔竖向间距不宜大于 200 mm , 分体式换能器布置间距不宜小于 1500 mm。
4.2.10 横波测量标准试件厚度不大于 100 mm 时 , 误差不宜大于 3 mm; 厚度大于 100 mm 时 , 误差宜小于测量厚度的 3% 。
5 校验方法
5.1 校验器具
5.1.1 数字万用表测试精度应为 0.04% ACV。
5.1.2 信号发生器的输出电压范围宜为 10 mV~ 10V, 频率范围宜为 1 Hz~ 2 MHz, 非线性失真度误差不应大于 0.3% , 误差不应大于 1% 。
5.1.3 数字示波器的频率范围宜为 DC~ 100 MHz。
5.1.4 数字示波器幅值测量相对误差 , 50V 以下不应大于 1.5% , 50V及以上不应大于 5% 。
5.1.5 温度计的测量范围宜在 0 ℃ ~40 ℃ , 误差不应大于 0.1 ℃ 。
5.1.6 游标卡尺的分度值不应大于 0.02 mm。
5.1.7 光直尺测试范围宜为 0 mm~ 1800 mm。
5.1.8 有机玻璃标准试件材质应均匀 , 表面应平整 。
5.1.9 圆柱形有机玻璃标准试件组的直径范围宜为 40 mm~ 50 mm; 厚度不大于 100 mm 时 , 可分25 mm、50 mm、75 mm 和 100 mm。
5.1.10 长方体形有机玻璃标准试件组的宽度宜为 40 mm~ 50 mm , 厚度应大于横波换能器直径的1.2倍 。
5.1.11 试验电阻的负载功率宜为 0.5 W , 电阻值宜为 1 MΩ。
5.1.12 校验水池及调节装置中水池充水深度不应小于径向换能器长度的 1.2倍 , 分体式换能器 , 水池长度不应小于 1800 mm。
5.1.13 厚度测量辅助金属板的长 、宽分别不宜小于横波设备测试面长 、宽的 1.2倍 。
5.2 校验环境条件
5.2.1 校验场所温度宜为 18 ℃ ~ 28 ℃ 。
5.2.2 校验场所应保持清洁且无腐蚀性气体 , 相对湿度应小于 80% 。
5.2.3 电源电压等级宜为 200V~ 230V, 交变电流频率宜为 50 Hz, 频率误差宜为 0.1 Hz。
5.2.4 校验场所周围应无影响仪器正常工作的电磁场及机械振动 。
5.3 校验前的检查
5.3.1 采用目测和手动调试进行检查 , 检查结果应符合 4.1.1~4.1.3 的规定 。
5.3.2 仪器接通电源前 , 应确认发射换能器 、接收换能器和各种连接线正常连接 。
5.3.3 仪器接通电源 、设定发射电压后 , 应确认发射换能器发出响声 、显示屏有波形信号 。
5.4 通道一致性校验
采用不同频率信号输入声波仪各通道 , 相位差值应符合 4.2.1 的规定 。
5.5 发射电压幅值范围和稳定度校验
5.5.1 声波仪连接试验电阻 , 采用不同发射电压挡位 , 测量电压幅值应符合 4.2.2 的规定 。
5.5.2 声波仪采用最大发射电压 , 测量最大值 、最小值与平均值的相对误差应符合 4.2.3 的规定 。
5.6 声时采样间隔校验
声时采样检查应间隔分档 , 最小间隔应符合 4.2.4 的规定 。
5.7 声时测量相对误差校验
5.7.1 平面换能器声时测量相对误差校验
利用标准试件 , 至少测试 5 次 。测试时 , 平面换能器应与标准试件耦合良好 , 首波振幅宜为满屏的 1/3~ 2/3, 并读取声时值 。声时测量相对误差采用公式 (1) 和公式 (2) 计算 , 计算结果应符合4.2.5 的规定 。
tpm (1)
X 100% … … … … … … … … … … … … … …
式中 :
tpm — 标准试件测量的声时平均值 (s) ;
tpi— 标准试件的第 i次测量的声时值 (s) ;
tp— 标准试件的声时标准值 (s) ;
δpt— 声时测量相对误差 ( %) 。
5.7.2 径向换能器纵波声时测量相对误差校验
相对误差校验应在水池中按照以下步骤进行 :
将径向换能器放入校验水池并使其保持竖向垂直 , 用温度计测量水温 , 应按 GB/T 23900 的规定计算当前水温对应的标准声速值 , 测试时首波振幅宜为满屏的 1/3~ 2/3。
径向换能器稳定移动并静止 5 次 , 读取对应的声时值 。声时测量相对误差采用公式 (3) 和公式
(4) 计算 , 计算结果应符合 4.2.5 的规定 。
tpi … … … … … … … … … … … … … … … … … … (3)
式中 :
tpi— 第 i个测点水介质标准声时值 (s) ;
dwi— 第 i个测点换能器之间的距离 (m) ;
vw — 标准试件的声速标准值 (m/s) ;
δpw — 第 i个测点水介质声时测量相对误差 ( %) ;
twi— 第 i个测点水介质声波仪声时示值 (s) 。
分体式换能器应完全浸没于水中 , 处于同一水平面上 、保持平行 、零距离接触 , 声波仪显示屏声时值显示应为 0 s或标定为 0 s。两换能器的距离改变 5 次 , 读取对应的声时值 。声时测量相对误差采用公式 (3) 和公式 (4) 计算 , 计算结果应符合 4.2.5 的规定 。
5.8 声幅测量相对误差校验
5.8.1 声波仪输入接收信号频率值宜为 50 kHz。
5.8.2 声波仪增益应为 1 倍 、2 倍 、4 倍 、8 倍 、 10倍 、20倍 、40倍 、80倍 、 100倍 、200倍 , 并分别读取万用表和声波仪各通道信号幅值 。
5.8.3 标准值的相对误差应按公式 (5) 计算 , 计算结果应符合 4.2.6 的规定 。
式中 :
Apmi— 增益i倍时万用表声幅值 (dB) ;
Api— 增益i倍测量的声幅读数平均值 (dB) ;
δpai— 增益 i倍时声幅相对误差 ( %) 。
5.9 主频测量相对误差校验
5.9.1 声波仪输 入 信 号 主 频 值 宜 为 50 kHz, 纵 波 采 用 圆 柱 形 标 准 试 件 , 横 波 采 用 长 方 体 形 标 准试件 。
5.9.2 主频测试应保证声耦合条件一致和参数不变 , 从频谱曲线中读取主频 , 读取次数不宜小于 10次 。 主频测量相对误差应按公式 (6) ~公式 (8) 计算 , 计算结果应符合 4.2.7 的规定 。
fpm = fpi (6)
Δfpmax = max |fpi -fpm | … … … … … … … … … … … … … … (7)
δpf = × 100% … … … … … … … … … … … … … … … (8)
式中 :
fpm — 标准试件测量的主频平均值 (Hz) ;
fpi— 第 i次测量的声波主频 (Hz) ;
Δfpmax— 第 i次测量的声波主频与主频平均值之差的绝对值的最大值 (Hz) ;
δpf— 主频测量相对误差 ( %) 。
5.10 波速测量相对误差校验
5.10.1 平面换能器波速测量相对误差校验
圆柱形标准试件组应由不少于 4个不同长度试件组成 , 应采用平面换能器逐个进行声时测量 。利
用 5.7.1读取的声时 , 同时读取对应试件长度 , 采用关系曲线获取声波速度测量值 。波速测量相对误差按公式 (9) 和公式 (10) 计算 , 计算结果应符合 4.2.8 的规定 。
Vpm (9)
式中 :
Vpm — 标准试件组测量的波速平均值 (m/s) ;
Vpi— 标准试件组的第 i次测量的波速值 (m/s) ;
δpv— 波速测量相对误差 ( %) 。
5.10.2 径向换能器纵波波速测量相对误差校验
径向换能器在校验水池中稳定移动并静止 5 次 , 利用 5.7.2读取的声时 , 同时读取对应径向换能器收发距离 , 采用关系曲线获取声波速度测量值 。波速测量相对误差按公式 (9) 和公式 (10) 计算 ,计算结果应符合 4.2.8 的规定 。
5.11 横波厚度测量示值误差校验
5.11.1 长方体 形 有 机 玻 璃 标 准 试 件 组 应 由 不 少 于 4 个 不 同 厚 度 试 件 组 成 , 最 大 厚 度 不 应 大 于1500 mm。
5.11.2 横波厚度测量时首波振幅宜为满屏的 1/3~ 2/3。
5.11.3 标准试件厚度测量误差应按公式 (11) 和公式 (12) 计算 , 计算结果应符合 4.2.10的规定 。
Δpi =|Lpi -Lsi | … … … … … … … … … … … … … … … (11)
式中 :
Δpi— 第 i个标准试件厚度测量示值误差 (mm) ;
Lpi— 第 i个标准试件标准厚度 (mm) ;
Lsi— 第 i个标准试件示值厚度 (mm) ;
δpd— 厚度示值测量相对误差 ( %) 。
6 校验周期与校验结果
6.1 声波仪校验每年不应少于 1 次 , 停用超过半年或维修后均应进行校验 。
6.2 声波仪校验记录格式和校验报告格式见附录 A, 声波仪校验证书格式和结果通知书格式见附录 B。
附 录 A
(资料性)
声波仪校验记录格式和校验报告格式
声波仪校验记录格式见表 A.1。声波仪校验报告格式见表 A.2。
表 A.1 声波仪校验记录格式
使用单位 : 第 页 共 页
表 A.2 声波仪校验报告格式
使用单位 : 第 页 共 页
附 录 B
(资料性)
声波仪校验证书格式和结果通知书格式
声波仪校验证书格式见图 B.1。声波仪校验结果通知书格式见图 B.2。
图 B.1 声波仪校验证书格式
图 B.2 声波仪校验结果通知书格式
参 考 文 献
[1] JJG 990 声波检测仪
[2] JJG (交通) 027 水运工程 非金属声波检测仪
标准历次版本编写者信息
SL 120—95
本标准主编单位 : 水利部长江科学院
本标准主要起草人 : 聂运钧
SL 120—2012
本标准主编单位 : 长江水利委员会长江科学院
本标准参编单位 : 水利部岩土力学与工程重点实验室水利部长江勘测技术研究所
北京智博联科技有限公司
本标准主要起草人 : 肖 国强 周黎明 王法刚 田宗勇 管 钧 韩 炜高鸣安 尹健民 陈 强 李维树 刘元坤 周春华景 锋 宋先海
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