JJF 2372-2026 侧扫声呐校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2372—2026侧扫声呐校准规范CalibrationSpecificationforSideScanSonars2026‑01‑24发布 2026‑07‑24实施国家市场监督管理总局 发布JJF2372JJF2372—2026侧扫声呐校准规范CalibrationSpecificationforSideScanSonars

JJF2372—2026归 口 单 位：全国水运专用计量器具计量技术委员主要起草单位：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：中国计量科学研究院天津水运工程勘察设计院有限公司长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局上海华测导航技术股份有限公司本规范由全国水运专用计量器具计量技术委员会负责解释本规范主要起草人：张 杰交通运输部天津水运工程科学研究）柳义成天津大）张明敏（交通运输部天津水运工程科学研究所）参加起草人：杨 平中国计量科学研究）隋海琛（天津水运工程勘察设计院有限公司）戴永洪长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测吴 彬上海华测导航技术股份有限公）JJF2372JJF2372—2026ⅠⅠ目 录引言 1 范围 （1）2 引用文件 （1）3 术语 （1）4 概述 （1）计量特性 （2）工作频率误差 （2）波束宽度误差 （2）距离分辨力示值误差 （2）5.4 鉴别阈 （2）校准条件 （2）环境条件 （2）测量标准及其他设备 （2）校准项目和校准方法 （3）校准项目 （3）校准方法 （3）校准结果表达 （6）复校时间间隔 （7）附录A 校准记录格式 （8）附录B 校准证书内页格式 （9）附录C 测量不确定度评定示例 JJF2372JJF2372—2026引 言JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011《通用计量术语JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。本规范制定过程中参考了JJG（交通）165—2020《侧扫声呐》中规定的测量方法。本规范为首次发布。ⅡJJF2372JJF2372—202611侧扫声呐校准规范范围本规范适用于0.1MHz~2MHz频率范围内侧扫声呐的校准。引用文件本规范引用了下列文件：JJF1034—2020 声学计量术语及定义GB/T7965—2002 声学 水声换能器测量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。术语JJF1034—2020和GB/T7965—2002界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1 声呐图像 sonarimage侧扫声呐对海底进行扫描探测所获得的二维影像。3.2 声图判读 interpretationofechograms对声图上的目标进行识别及其高度、大小、性质和位置进行估算。概述侧扫声呐是一种主动声呐，它用与航向正交的固定声束对海底扫描，能探测并记录海底地貌和水下物体，在水下救捞、港口建设及航道疏浚等水运工程领域以及海底目标探测如沉船、失事飞机等、海洋测绘、海洋资源开发等方面具有广泛应用。侧扫声呐一般由甲板单元和拖鱼组成。甲板单元包括控制器、处理器、数据显示和记录器等，拖鱼包括换能器、电子舱和拖体等。侧扫声呐依靠测量船沿航迹线向前移动来完成对船两侧带形海底的扫描，从而得到这条带宽度内二维海底的伪彩色或黑白声图，对声图进行识别与分析，可显示出海水中和海底的物体轮廓。侧扫声呐的工作原理示意图见图1。JJF2372JJF2372—202622S4计量特性5.1 工作频率误差

图1 侧扫声呐系统工作示意图1—甲板；2—拖鱼；3—条带宽度；4—航迹线工作频率最大允许误差为±3 f，其中f为侧扫声呐实际工作频率。5.2 波束宽度误差平行航迹线方向波束宽度最大允许误差为±0.1°，垂直航迹线方向波束宽度最大允许误差为±2°。5.3 距离分辨力示值误差距离分辨力最大允许误差为±5 D，其中D为目标物间标准距离。4 鉴别阈鉴别阈一般为一级、二级。注：以上指标不作为合格性判据，仅供参考。校准条件1 环境条件6.1.1 环境温度：5℃~35℃。6.1.2 水温：0℃~40℃。6.1.3 相对湿度：不大于90 。2 测量标准及其他设备校准使用的计量标准器应符合表1的规定，或使用更高准确度的标准器。配套设备应符合表2的规定。表1 计量标准器及其性能要求序号设备名称性能要求1钢卷尺测量范围：0m~10m，Ⅱ级2表面声速仪声速测量范围：1400m/s~1600m/s，最大允许误差±0.2m/s2JJF2372JJF2372—2026表1（续）序号设备名称性能要求3标准水听器频率测量范围：0.1MHz~2.0MHz，自由场灵敏度级测量不确定度U=0.9dB（k=2）4数字示波器最高采样频率不低于10MHz，频率最大允许误差±0.01 ，垂直偏转系数最大允许误差±35标准目标块边长5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、50cm正方体目标块，最大允许误差±0.2cm表2 配套设备及其技术要求序号设备名称技术要求1六面消声水池长度不小于30m，宽度不小于10m，深度不小于8m2深水池3试验行车配有回转/升降装置，可安装侧扫声呐换能器并实现多维度控制校准项目和校准方法1 校准项目校准项目及对应的校准方法条款编号见表3。表3 校准项目表序号项目名称校准方法对应条款编号1工作频率误差7.2.12波束宽度误差7.2.23距离分辨力示值误差7.2.34鉴别阈7.2.47.2 校准方法2.1 工作频率误差工作频率误差校准步骤如下：安装侧扫声呐拖鱼至试验行车的回转支架底端，调整拖鱼发射扇面垂直于水面；安装标准水听器至升降支架底端，使标准水听器位于发射扇面内，测试距离满足自由场、远场条件；连接标准水听器与数字示波器，调节侧扫声呐发射模式参数，水听器端采集直达脉冲信号并由显控电脑记录保存，工作频率校准示意图见图2；3JJF2372JJF2372—20267726SS148图2 侧扫声呐工作频率校准示意图1—拖鱼；2—回转支架；3—升降支架；4—标准水听器；5—前置放大器；6—数字示波器；7—显控电脑；8—消声材料读取直达脉冲信号频率值作为实际工作频率，按公式计算工作频率误差。Δf=fs-fb 式中：Δf——侧扫声呐工作频率误差，Hz；fs——侧扫声呐标称工作频率，Hz；fb——侧扫声呐实际工作频率，Hz2.2波束宽度误差波束宽度误差校准步骤如下：调整侧扫声呐发射扇面平行于水面，使标准水听器处于侧扫声呐发射扇面内；0.2cm的步进间隔升降调节标准水听器，采集平行航迹线方向各个角度位置处的开路电压，按GB/T7965—2002中第8章规定的方法进行自由场灵敏度测量；在直角坐标系下，绘制侧扫声呐平行航迹线方向的指向性图，从主轴的最大响应下降3dB时左右两个方向间的角度作为平行航迹线方向的波束宽度，按公式计算侧扫声呐平行航迹线方向波束宽度误差；Δθ=θs-θb 式中：Δθ——侧扫声呐平行航迹线方向波束宽度误差，θs——侧扫声呐标称平行航迹线方向波束宽度，θb——侧扫声呐平行航迹线方向波束宽度实际值，保持标准水听器在声轴线上静止，声轴线两侧90°0.2°的步进间隔水平调节拖鱼换能器扇面旋转，采集各旋转角度位置处的开路电压，按GB/T7965—20028章规定的方法进行自由场灵敏度测量；在极坐标系下，绘制侧扫声呐垂直航迹线方向的指向性图，截取最大响应下降3dB时的波束宽度，按公式（3）计算侧扫声呐垂直航迹线方向波束宽度误差。4JJF2372JJF2372—2026式中：

Δα=αs-αb Δα——侧扫声呐垂直航迹线方向波束宽度误差，αs——侧扫声呐标称垂直航迹线方向波束宽度，αb——侧扫声呐垂直航迹线方向波束宽度实际值，2.3 距离分辨力示值误差距离分辨力示值误差校准步骤如下：安装侧扫声呐拖鱼至试验行车支架，在水池底部平行航迹线方向和垂直航迹线方向分别铺设标准目标块套组，相邻目标块间距分别为10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、50cm，通过升降装置调节侧扫声呐拖鱼至入水深度不小于3m；调节表面声速仪与侧扫声呐位于同一水深位置，获取声速值并输入到侧扫声呐甲板系统；控制试验行车以02m/s的速度移动，拖鱼发射扇面匀速扫过目标块，判读分辨声图上平行航迹线方向的两个目标块，量取目标块之间的距离3次，取最大值作为侧扫声呐平行于航迹线方向的距离分辨力，按公式（4）计算平行航迹线方向距离分辨力示值误差；式中：

ΔR=Rm-Rb ΔR——侧扫声呐平行航迹线方向距离分辨力示值误差，cm；Rm——侧扫声呐平行航迹线方向距离分辨力测量值，cm；Rb——侧扫声呐可分辨的目标块之间的标准值，cm。判读分辨声图上垂直航迹线方向的两个目标块，量取目标块之间的距离3次，取最大值作为侧扫声呐垂直于航迹线方向的距离分辨力，按公式计算垂直航迹线方向距离分辨力示值误差。距离分辨力示值误差校准示意图见图3。S41S41S76图3 距离分辨力校准示意图1—拖鱼；2—航迹线；3—窄波束纵剖面；4—标准目标块；5—垂直航迹线方向；6—标准目标块；7—波束开角纵剖面5JJF2372JJF2372—2026式中：

ΔD=Dm-Db ΔD——侧扫声呐垂直航迹线方向距离分辨力示值误差，cm；Dm——侧扫声呐垂直航迹线方向距离分辨力测量值，cm；Db——侧扫声呐可分辨的目标块之间的标准值，cm。2.4鉴别阈鉴别阈校准步骤如下：安装侧扫声呐拖鱼至试验行车支架，在水池底部平行航迹线方向依次铺设边长5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、50cm的标准目标块，调节侧扫声呐入水深度不小于3m，距标准目标块垂直距离5m，水平距离5m；控制试验行车以0.2m/s的速度移动，拖鱼发射扇面匀速扫过目标块，判读声呐图像，鉴别图中可测量的最小目标块，确定侧扫声呐鉴别阈等级。8校准结果表达校准后，出具校准证书。校准结果应在校准证书上反映，校准证书应至少包括以下信息：实验室名称和地址；进行校准的地点如果与实验室的地址不同证书的唯一性标识如编号，每页及总页数的标识；客户的名称与地址；被校对象的描述和明确标识；进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用性有关，应说明被校对象的接收日期；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；校准所依据的技术规范的标识，包括名称和代号；本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；校准环境的描述；校准结果及其测量不确定度的说明；对校准规范的偏离的说明；校准证书或校准报告签发人的签名、职务和等效标识；校准结果仅对被校对象有效的说明；未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。校准原始记录格式见附录A，校准证书内页格式见附录B，测量结果的不确定度评定示例见附录C。6JJF2372JJF2372—20269 复校时间间隔由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔，侧扫声呐复校时间间隔建议为1年。7JJF2372JJF2372—2026附录A校准记录格式记录编号： 侧扫声呐校准记录 第 页 共 页器具名称规格型号出厂编号制造单位送检单位校准地点环境条件环境温度℃ 水温℃ 相对湿度：工作频率误差实际值kHz标称值kHz工作频率误差kHz扩展不确定度（k=2）kHz波束宽度误差波束宽度方向实际值（°）标称值（°）波束宽度误差（°）扩展不确定度（k=2）（°）平行航迹线方向垂直航迹线方向距离分辨力示值误差测量值cm标准值cm示值误差cm扩展不确定度（k=2）cm平行航迹线方向垂直航迹线方向鉴别阈鉴别阈10cm×10cm×10cm□30cm×30cm×30cm□50cm×50cm×50cm□校准员： 核验员： 校准日期： 年月日8JJF2372JJF2372—2026附录B校准证书内页格式证书编号××××‑×××校准机构授权说明校准的技术依据校准环境条件及地点温度℃地点相对湿度水温℃校准使用的计量标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差标准证书编号有效期至校准使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差标准证书编号有效期至第2页 共3页9JJF2372JJF2372—2026证书编号××××‑×××工作频率误差

校准结果实际值kHz标称值kHz工作频率误差kHz扩展不确定度（k=2）kHz波束宽度误差波束宽度方向实际值（°）标称值（°）波束宽度误差（°）扩展不确定度（k=2）（°）平行航迹线方向垂直航迹线方向距离分辨力示值误差距离分辨力方向测量值cm标准值cm示值误差cm扩展不确定度（k=2）cm平行航迹线方向垂直航迹线方向鉴别阈： 级以下空白第3页 共3页10JJF2372JJF2372—2026附录C测量不确定度评定示例C.1 工作频率误差校准结果的测量不确定度评定C.1.1 测量模型工作频率误差通过侧扫声呐标称的工作频率值减去侧扫声呐校准装置测得的工作频率获得，其测量模型如下：式中：

Δf=fs-fb Δf——侧扫声呐工作频率误差，Hz；fs——侧扫声呐标称工作频率，Hz；fb——侧扫声呐实际工作频率，HzC.1.2 灵敏系数由于测量模型中各输入量互不相关，则灵敏系数为bc(f)=∂(Δf)=1 c(f)=∂(Δf)=-1bsC.1.3 标准不确定度来源

∂(fs)

∂(fb)标称工作频率没有引入标准不确定度，工作频率实际值测量引入的不确定度分量如下：数字示波器引入的标准不确定度u1fb)；测量重复性引入的标准不确定度u2fb)。C.1.4 标准不确定度的评定C.1.4.1 数字示波器引入的标准不确定度u1fb)数字示波器频率最大允许误差为±0.01，被校设备的标称频率120kHz本次校准使用的数字示波器的最大允许误差为±12Hz，以均匀分布考虑，包含因子k＝3，则数字示波器引入的标准不确定度为3u1(fb)=12Hz≈6.93Hz3C.1.4.2 测量重复性引入的标准不确定度u2fb)被校设备标称的工作频率为120kHz，计算10次重复测量值的实验标准偏差，进行测量重复性引入的标准不确定度评定，具体数据见表C.1。11JJF2372JJF2372—2026表C.1 侧扫声呐工作频率测量数据序号12345测量值/kHz120.06119.95119.94120.05120.01序号678910测量值/kHz119.93119.95120.08119.91120.06采用测量不确定度的A类评定方法计算标准不确定度，根据贝塞尔公式得工作频率实验标准偏差s=0.07kHz，则工作频率测量重复性所引入的标准不确定度为u2(fb)=0.07kHzu1(fb)、u2(fb)两个不确定度分量互不相关，则工作频率实际值测量引入的不确定度为u(fb)=

u f +u f1u f +u f1(b)22(b)2C.1.5 标准不确定度分量汇总标准不确定度汇总表见表C.2。表C.2 工作频率测量不确定度汇总表不确定度来源符号灵敏系数标准不确定度工作频率实际值测量引入的不确定度u(fb)-170.34HzC.1.6 合成标准不确定度根据不确定度的传播律，工作频率校准结果的合成标准不确定度为[(s) (s)]c[(s) (s)]cf u f +cf u fb2[(b) ( )]2C.1.7 扩展不确定度取包含因子k=2，扩展不确定度为U=2uc(Δf)≈0.15kHzC.2 波束宽度误差校准结果的测量不确定度评定C.2.1 平行航迹线方向C.21.1 测量模型

=70.34Hz波束宽度误差通过侧扫声呐标称的波束宽度减去侧扫声呐校准装置测得的波束宽度获得，对于平行航迹线方向波束宽度误差校准结果的测量不确定度评定，测量模型如下：Δθ=θs-θb 式中：Δθ—侧扫声呐平行航迹线方向波束宽度误差，；θs—侧扫声呐标称平行航迹线方向波束宽度，；θb——侧扫声呐平行航迹线方向波束宽度实际值，C.21.2 灵敏系数由于测量模型中各输入量互不相关，则灵敏系数为12JJF2372JJF2372—2026sbc(θ)=∂(Δθ)=1 c(θ)=∂(Δθ)=-1sb∂(θs) ∂(θb)C.21.3 标准不确定度来源平行航迹线方向标称波束宽度没有引入标准不确定度，波束宽度实际值测量引入的不确定度分量如下：升降装置引入的标准不确定度u1(θb)；测量重复性引入的标准不确定度u2(θb)。C.21.4 标准不确定度的评定C.2.1.4.1 升降装置引入的标准不确定度u1(θb)升降装置位移控制最大允许误差±0.5mm，侧扫声呐距离标准水听器1m处采集声1000信号，则升降装置在平行航迹线方向引入的角度控制最大允许误差为±tan-1(0.5)=10000283±0.0286°，采用0283u1(θb)=0.

6°≈0.02°C.2.1.4.2 平行航迹线方向测量重复性引入的标准不确定度u2(θb)被校设备标称的波束宽度为0.9°，计算10次重复测量值的实验标准偏差，进行测量重复性引入的标准不确定度评价，具体数据见表C.3。表C.3 侧扫声呐波束宽度平行航迹）测量数据序号12345测量值/（°）0.910.900.900.900.90序号678910测量值/（°）0.910.910.900.910.90采用测量不确定度的A类评定方法计算标准不确定度，根据贝塞尔公式得波束宽度实验标准偏差s=0.01°，则平行航迹线方向波束宽度测量重复性所引入的标准不确定度为u2(θb)=0.01°u1(θb)、u2(θb)两个不确定度分量互不相关，则平行航迹线方向波束宽度实际值测量引入的不确定度为u1(θb)2u1(θb)2+u2(θb)2C.2.1.5 标准不确定度分量汇总标准不确定度汇总表见表C.4

=0.022°13JJF2372JJF2372—2026表C.4 平行航迹线方向波束宽度测量不确定度汇总表不确定度来源符号灵敏系数标准不确定度平行航迹线方向波束宽度实际值测量引入的不确定度u(θb)-10.022°C.21.6 合成标准不确定度根据不确定度的传播律，平行航迹线方向波束宽度校准结果的合成标准不确定度为uc(Δθ)=

[( ) ( [( ) ( )]cθ uθ +cθ uθ2ss[( ) ( )]2bbC.21.7 扩展不确定度取包含因子k=2，扩展不确定度为U=2uc(Δθ)≈0.05°C.2.2 垂直航迹线方向C.22.1 测量模型波束宽度误差通过侧扫声呐标称的波束宽度减去侧扫声呐校准装置测得的波束宽度获得，对于垂直航迹线方向波束宽度误差校准结果的测量不确定度评定，测量模型如下：式中：

Δα=αs-αb C.）Δα——侧扫声呐垂直航迹线方向波束宽度误差，αs——侧扫声呐标称垂直航迹线方向波束宽度，αb——侧扫声呐垂直航迹线方向波束宽度实际值，C.22.2 灵敏系数由于测量模型中各输入量互不相关，则灵敏系数为sbc(α)=∂(Δα)=1 c(α)=∂(Δα)=-1sb∂(αs) ∂(αb)C.22.3 标准不确定度来源垂直航迹线方向标称波束宽度没有引入标准不确定度，波束宽度实际值测量引入的不确定度分量如下：回转装置引入的标准不确定度u1(αb)；测量重复性引入的标准不确定度u2(αb)。C.22.4 标准不确定度的评定C.2.2.4.1 回转装置引入的标准不确定度u1(αb)回转装置角度控制的最大允许误差±0.1°，采用B类不确定度评定方法，估计分布为均匀分布，升降装置引入的测量不确定度为3u1(αb)=0.1°≈0.06°314JJF2372JJF2372—2026C.2.2.4.2 垂直航迹线方向测量重复性引入的标准不确定度u2(αb)被校设备标称的波束宽度为50°，计算10次重复测量值的实验标准偏差，进行测量重复性引入的标准不确定度评定，具体数据见表C.5。表C.5 侧扫声呐波束宽度垂直航迹）测量数据序号12345测量值/（°）50.0050.0050.0250.0049.97序号678910测量值/（°）50.0250.0350.0449.9750.04采用测量不确定度的A类评定方法计算标准不确定度，根据贝塞尔公式得波束宽度实验标准偏差s=0.03°，则垂直航迹线方向波束宽度测量重复性所引入的标准不确定度为u2(αb)=0.03°u1(αb)、u2(αb)两个不确定度分量互不相关，则垂直航迹线方向波束宽度实际值测量引入的不确定度为u1(αb)2u1(αb)2+u2(αb)2C.2.2.5 标准不确定度分量汇总标准不确定度汇总表见表C.6

≈0.067°表C.6 垂直航迹线方向波束宽度测量不确定度汇总表不确定度来源符号灵敏系数标准不确定度垂直航迹线方向波束宽度实际值测量引入的不确定度u(αb)-10.067°C.22.6 合成标准不确定度根据不确定度的传播律，垂直航迹线方向波束宽度校准结果的合成标准不确定度为uc(Δα)=

[( ) ( [( ) ( )]cα uα +cα uα2ss[( ) ( )]2bbC.22.7 扩展不确定度取包含因子k=2，扩展不确定度为U=2uc(Δα)≈0.14°C.3 距离分辨力示值误差校准结果的测量不确定度评定C.3.1 测量模型距离分辨力示值误差是通过侧扫声呐分辨力的测量值减去侧扫声呐校准装置实际分辨力获得的，其测量模型如下：ΔR=Rm-Rb 15JJF2372JJF2372—2026式中：ΔR——距离分辨力示值误差，cm；Rm——侧扫声呐距离分辨力测量值，cm；Rb——侧扫声呐可分辨的目标块之间的标准距离，cm。C.3.2 灵敏系数由于测量模型中各输入量互不相关，则灵敏系数为bc(R)=∂(ΔR)=1 c(b

)=∂(ΔR)=-1mC.3.3 标准不确定度来源

∂(Rm)

b ∂(R)标准不确定度的主要来源有：侧扫声呐引入的标准不确定度uRm)；目标块距离测量引入的标准不确定度uRb)。C.3.4 不确定度的评定C.3.4.1 侧扫声呐引入的标准不确定度uRm)C.3.4.1.1 测量重复性引入的标准不确定度u1Rm)此测量不确定度为被校准设备测量重复性所引入的标准不确定度，在测量不确定度评