JJG(交通) 183-2022 二维扫描成像声呐检定规程

中华人民共和国交通运输部门计量检定规程2022-10-23发布2023-01-23实施中华人民共和国交通运输部发布JJG(交通)183—2022二维扫描成像声呐检定规程VerificationRegulationof 归口单位:全国水运专用计量器具计量技术委员会主要起草单位:天津水运工程勘察设计院有限公司交通运输部天津水运工程科学研究所天津大学参加起草单位:中科探海(苏州)海洋科技有限公司青岛海之声科技有限公司北京海卓同创科技有限公司本规程委托全国水运专用计量器具计量技术委员会负责解释JJG(交通)183—2022本规程主要起草人:田春和(天津水运工程勘察设计院有限公司)隋海琛(交通运输部天津水运工程科学研究所)柳义成(天津大学)张智鹏(交通运输部天津水运工程科学研究所)参加起草人:刘维[中科探海(苏州)海洋科技有限公司]秦志亮(青岛海之声科技有限公司)么彬(北京海卓同创科技有限公司)JJG(交通)183—2022引言 5计量性能要求 6通用技术要求 7计量器具控制 附录A二维扫描成像声呐检定记录表格式 附录B二维扫描成像声呐检定证书内页格式 附录C二维扫描成像声呐检定结果通知书内页格式 ⅠJJG(交通)183—2022本规程依据—«国家计量检定规程编写规则»编写ꎮⅢJJG(交通)183—2022二维扫描成像声呐检定规程本规程适用于二维扫描成像声呐的首次检定、后续检定和使用中检查ꎮ2引用文件本规程引用下列文件:GB/T7965—2002声学水声换能器测量JJF1034声学计量名词术语及定义凡是注日期的引用文件ꎬ仅注日期的版本适用于本规程ꎻ凡是不注日期的引用文件ꎬ其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程ꎮGB/T7965和JJF1034界定的以及下列术语和定义适用于本规程ꎮ3.1鉴别阈discriminationthreshold二维扫描成像声呐图像上可识别的最小尺寸立方体ꎮ4概述二维扫描成像声呐(以下简称“扫描声呐”)适用于水下高分辨率探测目标ꎬ在水运工程、海事救捞、海道测量、海洋资源开发等方面有广泛应用ꎮ扫描声呐主要由声呐、甲板单元、显示与控制单元(包含计算机和操作软件)、通信电缆等部分组成ꎮ扫描声呐结构见图1ꎮ图1扫描声呐结构图说明:1—声呐ꎻ3—显示与控制单元ꎻ2—甲板单元ꎻ4—通信电缆扫描声呐工作原理为:扫描声呐以扇形波束角度发射声脉冲ꎬ当声波遇到物体或水底时反向散射ꎬ回波信号被声呐接收ꎬ根据回波时间和声强形成图像ꎻ然后以一定的角度步进旋转ꎬ再次重复发射和接收过程ꎬ直至旋转360°形成一幅完整的水底图像ꎮ扫描声呐工作原理见图2ꎮ1JJG(交通)183—2022图2扫描声呐工作原理说明:1—声脉冲ꎻ3—水平波束角ꎻ5—成像距离2—垂直波束角ꎻ4—扫描范围ꎻ5计量性能要求扫描声呐示值误差应符合表1的规定ꎮ表1扫描声呐示值误差计量参数最大允许误差工作频率±1%波束宽度水平波束角±0.1°垂直波束角-10%步进间隔±10%成像距离最小距离10%最大距离-10%注:1工作频率是指扫描声呐发射的声波频率ꎮ2波束宽度是指在扫描声呐最大辐射方向两侧ꎬ辐射功率下降3dB的两个方向的夹角ꎮ3工作频率、步进间隔最大允许误差对应于标称值的百分比ꎮ在扫描声呐声轴与水平面夹角45°ꎬ与标准目标块垂直距离5m和水平距离5m的情况下ꎬ扫描声呐鉴别阈应符合表2的规定ꎮ表2扫描声呐鉴别阈单位为厘米级别鉴别阈30×30×3050×50×502扫描声呐表面涂覆层应均匀、牢固ꎬ声呐及电缆橡胶不应老化或变形ꎮ检定环境条件要求如下:)相对湿度:应不大于ꎮ检定设备及要求如下:配套设备及要求如下:ｂ)试验水池:长度应不小于ꎬ宽度应不小于ꎬ深度应不小于ꎮ)试验行车:应配有回转/升降装置ꎬ用于安装扫描声呐和标准水听器ꎬ角度控制最大检定项目首次检定后续检定使用中检查外观＋＋＋铭牌＋＋＋工作频率示值误差＋＋－波束宽度示值误差＋＋－步进间隔示值误差＋＋－３检定项目首次检定后续检定使用中检查成像距离示值误差＋＋＋鉴别阈＋＋＋注:凡需检定的项目用“＋”表示ꎬ不需检定的项目用“”表示ꎮ采用目测和手检的方法检查外观ꎮ采用目测的方法检查铭牌ꎮ工作频率检定步骤如下:ａ)将扫描声呐竖直安装至消声水池试验行车的回转支架底端ꎬ保持发射扇面垂直于说明:１—声呐ꎻ３—升降支架ꎻ５—前置放大器ꎻ７—显控计算机ꎻ—标准水听器ꎻ６—信号采集器ꎻ８—消声材料ｂ)将标准水听器安装在升降支架底端ꎬ使其与声呐发射扇面处于同一平面ꎬ且测试距离满足/要求的自由场远场条件ꎮ)连接标准水听器与信号采集器ꎬ设定扫描声呐发射模式参数(频率ꎬ脉宽)ꎬ水听器端采集直达脉冲信号并由显控计算机记录保存ꎮｄ)对脉冲信号进行频谱分析ꎬ读取其频率值作为标准值ꎬ与扫描声呐选定的工作频率波束宽度示值误差检定步骤如下:４JJG(交通)183—2022a)调整扫描声呐发射扇面至水平ꎬ使标准水听器与扫描声呐处于同一深度ꎬ水平距离符合远场条件ꎮb)以0.5cm的步进间隔升降调节标准水听器ꎬ采集水平波束角内对应角度位置处的开路电压ꎬ按式(1)计算各个角度位置处的声压级ꎮSL=20lges+20lgd-Ms-120(1)式中:SL—声压级ꎬdBꎻs—标准水听器开路电压ꎬVꎻd—被检扫描声呐换能器与标准水听器之间的距离ꎬmꎻMs—标准水听器自由场电压灵敏度级ꎬdBꎮc)按GB/T7965—2002的14.2绘制扫描声呐水平波束角的极坐标指向性图ꎮ从主轴的最大响应下降3dB时的左右两个方向间的角度ꎬ作为水平波束角的波束宽度ꎬ与扫描声呐标称的水平波束宽度作差ꎬ计算水平波束宽度示值误差ꎮd)保持标准水听器在水平波束角声轴线上静止ꎬ以0.1°的步进间隔水平调节扫描声呐扇面旋转ꎬ采集垂直波束角内对应角度位置处的开路电压ꎬ按式(1)计算成声压级ꎮe)按GB/T7965—2002的14.2绘制扫描声呐垂直波束角的直角坐标指向性图ꎬ从主轴的最大响应下降3dB时的左右两个方向间的角度ꎬ作为垂直波束角的波束宽度ꎬ与扫描声呐标称的垂直波束宽度作差ꎬ计算垂直波束宽度示值误差ꎮ步进间隔示值误差检定步骤如下:a)将扫描声呐安装至消声水池试验行车的回转支架底端ꎮb)将标准水听器安装至试验行车升降支架底端ꎬ使其与扫描声呐探头处于同一深度ꎮc)设置扫描声呐步进间隔ꎬ使其保持20°连续旋转ꎮd)连接标准水听器与信号采集器ꎬ连续采集扫描声呐步进过程中产生的脉冲信号并由显控计算机记录保存ꎮe)统计高信噪比信号个数ꎬ按式(2)计算扫描声呐步进间隔作为标准值ꎬ与扫描声呐设置的步进间隔标称值作差求得示值误差:式中:S—步长标准值ꎬ°ꎻn—高信噪比信号个数ꎮ(2)f)对扫描声呐所有标称的步进间隔进行测量ꎬ取所有示值误差中绝对值最大的误差值作为检定结果ꎮ成像距离示值误差检定步骤如下:a)将扫描声呐安装至试验水池试验行车的升降杆底端ꎬ使发射扇面垂直于水面ꎬ通过判读声呐图像ꎬ确定试验水池短边壁是否在扫描声呐成像距离范围内ꎮ检定示意图见5JJG(交通)183—2022图4扫描声呐成像距离检定示意图说明:1—扫描声呐ꎻ3—水池短边壁ꎻ5—试验行车ꎻ7—水池短边壁延长线2—扫描声呐测量距离ꎻ4—水池长边壁ꎻ6—全站仪ꎻb)逐步扩大试验行车与试验水池短边壁距离ꎬ直至声呐图像无法显示试验水池短边壁ꎮc)使用全站仪测量扫描声呐与试验水池短边壁之间水平距离ꎬ作为扫描声呐最大成像距离标准值ꎬ与扫描声呐标称值作差求得示值误差ꎮd)逐步缩小试验行车与试验水池短边壁距离ꎬ直至声呐图像无法显示试验水池短边壁ꎬ使用全站仪测量扫描声呐与试验水池短边壁之间水平距离ꎬ作为扫描声呐最小成像距离标准值ꎬ与扫描声呐标称值作差求得示值误差ꎮ鉴别阈检定步骤如下:a)采用钢卷尺量取各标准目标块边长ꎬ并在水池底部铺设标准目标块套组ꎮb)将扫描声呐安装至试验水池试验行车的支架底端ꎬ调节扫描声呐入水深度3mꎬ与标准目标块垂直距离5m、水平距离5mꎮc)控制扫描声呐以最小步进间隔匀速扫测目标块ꎬ鉴别声图中可识别的最小目标块ꎮ7.4检定结果的处理经检定合格的扫描声呐ꎬ发给检定证书ꎬ检定证书内页格式见附录Bꎻ检定不合格的扫描声呐ꎬ发给检定结果通知书ꎬ并注明不合格项目ꎬ检定结果通知书内页格式见附录Cꎮ扫描声呐的检定周期一般不超过1年ꎮ6JJG(交通)183—2022二维扫描成像声呐检定记录表格式证书编号:器具名称规格型号出厂编号制造单位送检单位检定地点环境条件气温:水温:相对湿度:外观检查铭牌检查项目标称值测量值示值误差工作频率(kHz)波束宽度(°)选定频率水平波束角垂直波束角步进间隔(°)成像距离(m)最大距离最小距离鉴别阈(cm)检定员:核验员:试验日期:7二维扫描成像声呐检定证书内页格式检定证书第2页检定机构授权说明检定环境条件及地点:气温℃水温℃地点相对湿度%其他检定使用的计量(基)标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差计量(基)标准证书编号有效期至检定使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差检定/校准证书编号有效期至8序号被检项目检定结果结论１外观２铭牌３工作频率示值误差４波束宽度示值误差水平波束角垂直波束角５步进间隔６成像距离７鉴别阈注:３下次检定时请携带(出示)此证书ꎮ未经授权ꎬ不得部分复印本证书ꎮ以下空白９二维扫描成像声呐检定结果通知书内页格式检定结果通知书第2页检定机构授权说明检定环境条件及地点:气温℃水温℃地点相对湿度%其他检定使用的计量(基)标准装置名称测量范围不确定度/