磁粉探伤机周向磁化电流测量结果的不确定度评定及对磁粉探伤机校准现状的思考
磁粉探伤机周向磁化电流测量结果的不确定度评定及对磁粉探伤机校准现状的思考
何黄超
（张家港市计量测试所 江苏 张家港 215638）
[摘 要]磁粉探伤机是一种根据铁磁性材料部件被磁化后，由于不连续性的存在，使部件表层和近表层的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在
部件表层的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度的原理而研制的无损检测设备。
磁粉探伤机按结构分有一体型和分立型两种结构。磁粉探伤机如按型式上可分为携带式、移动式和固定式，携带式和移动式磁粉探伤机通常只有一路磁化电
流输出，固定式磁粉探伤机通常有两路磁化电流输出，即周向磁化电流和纵向磁化电流，纵向磁化电流以安匝数表示。
磁化电流是磁粉探伤机的核心部分，其作用就是产生磁化电流，使工件得到有效磁化。周向磁化电流值示值误差反映了磁粉探伤机磁化电流值的准确性，是
磁粉探伤机的重要计量项目。因此，对周向磁化电流值示值误差的测量结果进行不确定度评定非常有意义。
[关键词]磁粉探伤 周向磁化电流
一、磁粉探伤机周向磁化电流测量结果的不确定度评定
1 概述
1.1 测量依据: JJF 1273-2011《磁粉探伤机校准规范》和JJF1059-2012
《测量不确定度评定与表示》
1.2 环境条件:20℃±10℃, 相对湿度: ≤85%
1.3 测量标准:标准电流表（0～5）A，0.5级；电流互感器0.1级，额定一次
电流（500～5000）A，额定二次电流5A。
1.4 被测对象:固定式磁粉探伤机(以下简称探伤机)。周向磁化电流示值
误差≤10% 。
1.5 测量方法:将规定试件夹持在磁粉探伤机上，并使其轴线与两夹头的
中心线保持一致。调整调流装置，当调流装置为连续可调方式时，则应能将电流
连续地从零调到额定值。当调流装置为断续可调方式时，则记录每档的周向磁
化电流的指示值，计算每档的示值误差。
符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。
2 数学模型
0
0
I
I
I
×100%
式中：I—被校探伤机磁化电流示值(A) ；
I0—被校探伤机磁化电流实际值(A) 。
3 输入量的标准不确定度的评定
3.1 输入量I的标准不确定度u(I)的评定。输入量I的不确定度的来源主要
有：测量重复性引入的标准的确定度分量u(I1)；标准电流表和电流互感器示值
误差引入的标准不确定度分量u(I2) 。
(1)标准不确定度分项u(I1)的评定(采用A类评定)
按用户使用要求，选取探伤机周向磁化电流2000A为测量点，在重复条件
下连续测量10次，标准电流表准确度为0.5级，用2A档测量（即2000A），得到如
下测量列：(见表1)
单次实验标准差
1
)
(
)
(
1
n
I
I
x
s
n
i
i
i
2
≈0.00029(kA)
A类不确定度u(I1)＝
10
00029
. 0
≈0.092(A)
(2)不确定度分项u(I2)的评定(采用B类评定)
通过电流互感器和电流表测量磁化电流的误差为电流互感器的比差和电
流表误差之和：
δ=δ互+δ表
式中:δ互—互感器的误差;δ表—电流表的误差。
0.1级电流互感器按照测量原理及检定证书，在测量额定一次电流的10%～
120%范围内使用时测量误差δ互= 0.1%;用满量程为5A 的0.5级电流表来
测量引起的误差:δ表=I
5×0.5%
I′—通过电流表的电流值
由上式可见，当被测电流为满量程时，误差最小:0.5%,当被测电流为10%
时,误差最大:5%
由此可见,要提高测量精度,要尽量选用被测电流接近互感器的额定一次
电流。事实上,在具体测量时,被测电流在电流互感器额定一次电流的30%～
100%之间,否则应选用相应的互感器。故:
被测电流为互感器额定一次电流的100%时,测量误差δ=0.1%+0.5%= 0.
6% ,按均匀分布，取包含因子k= 3，则u(I2)100%=
3
≈0.347%
（3）输入量I0的标准不确定度u(I0)的评定(采用B类评定)
输入量I0的不确定度来源主要有:电流指示表如果是指针式,标准不确定度
分项u(I0)为估读误差,如电流指示表是数显式,标准不确定度分项u(I0)为量化误
差。估读误差引起的标准不确定度分项:根据人的视觉分辨率,为分度值的1/
10,如分度值为200A,如受检点为2000A,则估读误差:20/2000=0.01=1%,事
实上根据目前探伤机情况,估读误差一般都不超过1%,按均匀分布,取包含因
子k= 3，则u(I0) =
3
%
1
≈0.577%
4 合成标准不确定度的评定
4.1 标准不确定度分量汇总于下表：(见表2)
4.2 合成不确定度的计算：
当被测电流为互感器额定电流的100%，各输入量彼此独立不相关，所以合
成不确定度按下式得到。
uC=
2
2
u
u
≈0.68%
4.3 扩展不确定的评定：
相对扩展不确定度：取k=2则：Urel=k·uC=2×0.68%≈1.4%
5 测量不确定度的报告与表示：
Urel=1.4% k=2
6 结论
对于符合本测量条件的测量结果，一般可使用本不确定度的评定方法。
二、对磁粉探伤机校准现状的思考
无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表
面和内部质量进行检查的一种测试手段，其目的是用来改进制造工艺、降低制
造成本、提高产品的可靠性、保证设备的安全运行。目前，我国常用的无损探伤
方法有：射线探伤、磁粉探伤、超声波探伤、涡流探伤等。
磁粉探伤机周向磁化电流测量结果的不确定度评定及对
磁粉探伤机校准现状的思考
何黄超
（张家港市计量测试所 江苏 张家港 215638）
[摘 要]磁粉探伤机是一种根据铁磁性材料部件被磁化后，由于不连续性的存在，使部件表层和近表层的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在
部件表层的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度的原理而研制的无损检测设备。
磁粉探伤机按结构分有一体型和分立型两种结构。磁粉探伤机如按型式上可分为携带式、移动式和固定式，携带式和移动式磁粉探伤机通常只有一路磁化电
流输出，固定式磁粉探伤机通常有两路磁化电流输出，即周向磁化电流和纵向磁化电流，纵向磁化电流以安匝数表示。
磁化电流是磁粉探伤机的核心部分，其作用就是产生磁化电流，使工件得到有效磁化。周向磁化电流值示值误差反映了磁粉探伤机磁化电流值的准确性，是
磁粉探伤机的重要计量项目。因此，对周向磁化电流值示值误差的测量结果进行不确定度评定非常有意义。
[关键词]磁粉探伤 周向磁化电流
中图分类号:TG115.28
文献标识码:A
文章编号:1009-914X(2014)17-0380-02
表2
标准不确定度分量 u(Ii)
不确定度来源
标准不确定度
u( I1 )
A
被检表的测量不重复性
0.092A（urel( I1 )=0.0046%）
u ( I2 )
B
标准电流表、互感器的不确定度
0.347%
u ( I0 )
B
估读误差或量化误差的不确定度
0.577%
何黄超
（张家港市计量测试所 江苏 张家港 215638）
[摘 要]磁粉探伤机是一种根据铁磁性材料部件被磁化后，由于不连续性的存在，使部件表层和近表层的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在
部件表层的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度的原理而研制的无损检测设备。
磁粉探伤机按结构分有一体型和分立型两种结构。磁粉探伤机如按型式上可分为携带式、移动式和固定式，携带式和移动式磁粉探伤机通常只有一路磁化电
流输出，固定式磁粉探伤机通常有两路磁化电流输出，即周向磁化电流和纵向磁化电流，纵向磁化电流以安匝数表示。
磁化电流是磁粉探伤机的核心部分，其作用就是产生磁化电流，使工件得到有效磁化。周向磁化电流值示值误差反映了磁粉探伤机磁化电流值的准确性，是
磁粉探伤机的重要计量项目。因此，对周向磁化电流值示值误差的测量结果进行不确定度评定非常有意义。
[关键词]磁粉探伤 周向磁化电流
一、磁粉探伤机周向磁化电流测量结果的不确定度评定
1 概述
1.1 测量依据: JJF 1273-2011《磁粉探伤机校准规范》和JJF1059-2012
《测量不确定度评定与表示》
1.2 环境条件:20℃±10℃, 相对湿度: ≤85%
1.3 测量标准:标准电流表（0～5）A，0.5级；电流互感器0.1级，额定一次
电流（500～5000）A，额定二次电流5A。
1.4 被测对象:固定式磁粉探伤机(以下简称探伤机)。周向磁化电流示值
误差≤10% 。
1.5 测量方法:将规定试件夹持在磁粉探伤机上，并使其轴线与两夹头的
中心线保持一致。调整调流装置，当调流装置为连续可调方式时，则应能将电流
连续地从零调到额定值。当调流装置为断续可调方式时，则记录每档的周向磁
化电流的指示值，计算每档的示值误差。
符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。
2 数学模型
0
0
I
I
I
×100%
式中：I—被校探伤机磁化电流示值(A) ；
I0—被校探伤机磁化电流实际值(A) 。
3 输入量的标准不确定度的评定
3.1 输入量I的标准不确定度u(I)的评定。输入量I的不确定度的来源主要
有：测量重复性引入的标准的确定度分量u(I1)；标准电流表和电流互感器示值
误差引入的标准不确定度分量u(I2) 。
(1)标准不确定度分项u(I1)的评定(采用A类评定)
按用户使用要求，选取探伤机周向磁化电流2000A为测量点，在重复条件
下连续测量10次，标准电流表准确度为0.5级，用2A档测量（即2000A），得到如
下测量列：(见表1)
单次实验标准差
1
)
(
)
(
1
n
I
I
x
s
n
i
i
i
2
≈0.00029(kA)
A类不确定度u(I1)＝
10
00029
. 0
≈0.092(A)
(2)不确定度分项u(I2)的评定(采用B类评定)
通过电流互感器和电流表测量磁化电流的误差为电流互感器的比差和电
流表误差之和：
δ=δ互+δ表
式中:δ互—互感器的误差;δ表—电流表的误差。
0.1级电流互感器按照测量原理及检定证书，在测量额定一次电流的10%～
120%范围内使用时测量误差δ互= 0.1%;用满量程为5A 的0.5级电流表来
测量引起的误差:δ表=I
5×0.5%
I′—通过电流表的电流值
由上式可见，当被测电流为满量程时，误差最小:0.5%,当被测电流为10%
时,误差最大:5%
由此可见,要提高测量精度,要尽量选用被测电流接近互感器的额定一次
电流。事实上,在具体测量时,被测电流在电流互感器额定一次电流的30%～
100%之间,否则应选用相应的互感器。故:
被测电流为互感器额定一次电流的100%时,测量误差δ=0.1%+0.5%= 0.
6% ,按均匀分布，取包含因子k= 3，则u(I2)100%=
3
≈0.347%
（3）输入量I0的标准不确定度u(I0)的评定(采用B类评定)
输入量I0的不确定度来源主要有:电流指示表如果是指针式,标准不确定度
分项u(I0)为估读误差,如电流指示表是数显式,标准不确定度分项u(I0)为量化误
差。估读误差引起的标准不确定度分项:根据人的视觉分辨率,为分度值的1/
10,如分度值为200A,如受检点为2000A,则估读误差:20/2000=0.01=1%,事
实上根据目前探伤机情况,估读误差一般都不超过1%,按均匀分布,取包含因
子k= 3，则u(I0) =
3
%
1
≈0.577%
4 合成标准不确定度的评定
4.1 标准不确定度分量汇总于下表：(见表2)
4.2 合成不确定度的计算：
当被测电流为互感器额定电流的100%，各输入量彼此独立不相关，所以合
成不确定度按下式得到。
uC=
2
2
u
u
≈0.68%
4.3 扩展不确定的评定：
相对扩展不确定度：取k=2则：Urel=k·uC=2×0.68%≈1.4%
5 测量不确定度的报告与表示：
Urel=1.4% k=2
6 结论
对于符合本测量条件的测量结果，一般可使用本不确定度的评定方法。
二、对磁粉探伤机校准现状的思考
无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表
面和内部质量进行检查的一种测试手段，其目的是用来改进制造工艺、降低制
造成本、提高产品的可靠性、保证设备的安全运行。目前，我国常用的无损探伤
方法有：射线探伤、磁粉探伤、超声波探伤、涡流探伤等。
磁粉探伤机周向磁化电流测量结果的不确定度评定及对
磁粉探伤机校准现状的思考
何黄超
（张家港市计量测试所 江苏 张家港 215638）
[摘 要]磁粉探伤机是一种根据铁磁性材料部件被磁化后，由于不连续性的存在，使部件表层和近表层的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在
部件表层的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度的原理而研制的无损检测设备。
磁粉探伤机按结构分有一体型和分立型两种结构。磁粉探伤机如按型式上可分为携带式、移动式和固定式，携带式和移动式磁粉探伤机通常只有一路磁化电
流输出，固定式磁粉探伤机通常有两路磁化电流输出，即周向磁化电流和纵向磁化电流，纵向磁化电流以安匝数表示。
磁化电流是磁粉探伤机的核心部分，其作用就是产生磁化电流，使工件得到有效磁化。周向磁化电流值示值误差反映了磁粉探伤机磁化电流值的准确性，是
磁粉探伤机的重要计量项目。因此，对周向磁化电流值示值误差的测量结果进行不确定度评定非常有意义。
[关键词]磁粉探伤 周向磁化电流
中图分类号:TG115.28
文献标识码:A
文章编号:1009-914X(2014)17-0380-02
表2
标准不确定度分量 u(Ii)
不确定度来源
标准不确定度
u( I1 )
A
被检表的测量不重复性
0.092A（urel( I1 )=0.0046%）
u ( I2 )
B
标准电流表、互感器的不确定度
0.347%
u ( I0 )
B
估读误差或量化误差的不确定度
0.577%
