JJF 2346-2025 海水声速仪校准规范标准立项发展报告

海水声速仪校准规范标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:CalibrationSpecificationforSeawaterSoundVelocimeters摘要关键词海水声速仪；校准规范；JJF2346-2025；计量技术规范；声学计量；量值溯源；海洋声学；不确定度评定Keywords:SeawaterSoundVelocimeter;CalibrationSpecification;JJF2346-2025;MetrologicalTechnicalSpecification;AcousticMetrology;Traceability;OceanAcoustics;UncertaintyEvaluation正文1.引言：规范立项的科学背景与战略需求海水声速是声波在海水介质中传播的速度，其值随温度、盐度和压力的变化而变化，是海洋声学中最基本的参数之一。精确测量海水声速是保障声呐系统、多波束测深仪、水下定位系统、声学多普勒流速剖面仪等高精度水声设备正常工作和数据处理的前提。任何声速测量误差都会直接导致水深测量偏差、水下目标定位偏移以及声学通讯性能下降。近年来，随着“海洋强国”战略的深入实施以及“智慧海洋”、“透明海洋”等重大工程的推进，我国海洋仪器装备产业获得了快速发展。各类高精度、宽量程、多功能的海水声速仪（如光纤光栅声速仪、直接数字式声速仪等）不断涌现并得到广泛应用。然而，与之对应的量值溯源和校准手段却相对滞后。原有的计量技术规范（如JJG928-1998《声速仪》等）在适用范围上主要针对早期机械式或压电式声速仪，校准方法单一，不确定度要求偏低，且未涵盖光纤式等新型原理的仪器。此外，实际操作中常直接引用海水声速经验公式替代直接校准，导致量值传递链条紊乱。国家市场监督管理总局于2025年11月5日批准发布的JJF2346-2025《海水声速仪校准规范》，正是为应对上述挑战而制定的。该规范明确了海水声速仪的计量特性要求、校准条件、校准项目和校准方法，标志着我国海水声速量值溯源体系向规范化、系统化、高精度方向迈出了关键一步。2.规范编制历程与主要修订内容JJF2346-2025属于国家计量技术规范（JJF）中的校准规范类别，由国家市场监督管理总局提出并归口管理，全国声学计量技术委员会（MTC/SC44）负责技术审查。规范的编制工作始于2022年，主要源于对国内外海洋声学计量现状的差距分析。编制团队调研了国际法制计量组织（OIML）的R131《深海声学设备》、国际电工委员会（IEC）的IEC60565系列标准，以及美国国家标准与技术研究院（NIST）在海水声速基准上的研究进展，确定了我国海水声速计量需与国际接轨的原则。与原JJG928-1998相比，JJF2346-2025的主要修订与创新体现在以下几个方面：*规范名称与范围的重新界定：将名称从《声速仪》修订为《海水声速仪校准规范》，首次明确限定“海水”应用场景，排除了对空气及标准液体声速计的混用情况。适用范围从传统压电换能器类仪器，扩展至光纤式、激光式以及采用直接飞行时间法、共振法等多种原理的现代声速仪。*校准方法的科学优化：删除了原规范中过于依赖参考公式计算的理论声速值的方法，明确以标准水听器法和直接比较法作为基准方法。提出了在标准恒温恒压盐度可控的校准池中进行逐点校准的原则，要求校准点覆盖仪器标称量程的10%、50%、90%三点，并可根据用户需求增加中间点。*计量性能指标的严格量化：为确保高精度海洋测量需求，对校准结果的扩展不确定度（k=2）提出了明确要求：*对于实验室一级（或0.02级）声速仪，校准不确定度应优于0.05m/s；*对于现场或便携式（或0.1级）声速仪，校准不确定度应优于0.15m/s。这显著提升了原规范0.3～0.5m/s的一般要求，推动了我国声速仪性能的国际化对标。*不确定度评定要求的细化与新增：规范附录中详细给出了典型声速仪的不确定度评定实例，涵盖了温度波动、盐度稳定性、压力控制精度、时间测量误差、信号频率偏差及仪器回程误差等主要影响分量，采用GUM法进行合成，增加了可操作性。*仪器校准周期的针对性建议：鉴于海上使用环境恶劣，规范首次建议海水声速仪的校准周期不超过12个月，对用于深海或极端环境仪器的周期建议为6个月，以保障长期稳定的计量性能。3.规范中的核心技术方法解析JJF2346-2025的技术核心在于构建了从国家基准到现场仪器的完整、可控、可追溯的量值传递链。*基准建立：规范要求校准实验室使用的标准器应能溯源至国家“海水声速基准”。该基准通常基于精密测量声波在超高纯水与精确已知温盐压条件下的传播时间与距离，结合国际公认的海水声速经验公式（如UNESCO公式）进行交叉验证，实现不同溯源途径间的闭合。当前，中国计量科学研究院已建立了基于球面波传播时间法的海水声速基准装置，其测量扩展不确定度达到0.02m/s(k=2)。*校准环境控制：校准池是核心设备，要求具备精密温控（如±0.01℃）、温场均匀（水平温差<0.005℃）、盐度稳定（±0.005PSU）和压力自动控制（用于模拟不同水深）能力。规范对恒温槽的波动度、盐度均匀性、标准水听器的位置精度均作出了刚性规定。*直接比较法：将被校声速仪与一台性能指标优于其3倍以上（或满足量传比）的标准声速仪同时置于同一标准温盐压环境下，记录两者测得的速度数据。通过多点、多循环的测量，计算示值误差和重复性，从而完成校准。此方法直观且受环境影响小，是验证新型声速仪的首选方法。*标准水听器法：适用于校准构成完整的发射-接收通道的换能器式声速仪。通过标准水听器测量发射换能器产生的声脉冲信号，利用已知发射脉冲声中心的距离，采用声学衍射修正后计算声速。该方法对校准池的消声处理要求较高，但能真实反映整机系统的动态性能。规范的发布标志着我国结束了海水声速仪校准无专门高一等级规范可依的局面，实现了从“功能检查”到“精密量化校准”的跃升。4.主要起草单位与技术支持机构介绍JJF2346-2025的主要起草单位为中国计量科学研究院（以下简称“中国计量院”，英文缩写NIM），此外还包括国家海洋技术中心、青岛市计量技术研究院、国家水运工程检测设备计量站等单位参与了讨论与验证。本部分重点介绍中国计量科学研究院。中国计量科学研究院是国家市场监督管理总局直属的国家级法定计量技术机构，负责建立、维护和保存国家计量基准、标准，开展量值传递和溯源工作。在声学计量领域，中国计量院是国内顶尖，国际知名的研究机构，拥有包括水声声压基准、自由场互易法声压基准、声强基准等在内的完整声学计量体系。在海水声速计量方面，中国计量院扮演了以下关键角色：1.技术引领与方案设计：针对海水声速计量涉及温度、盐度、压力等多参数耦合的难题，中国计量院提出了将声速校准置于标准海洋环境（温度-盐度-压力）模拟装置中的技术思路。团队自主研发了国内首台高精度、宽量程海水声速校准装置，其温控范围覆盖0～40℃，盐度0～40PSU，压力0～60MPa（等效水深6000米），为规范制定提供了坚实的硬件基础。2.方法验证与不确定度剖析：利用其基准装置，起草团队对国内主流的各种品牌的直接数字式、光纤式以及传统压电式声速仪进行了系统比对测试。通过全因素多水平的实验设计，系统分离了温度梯度、盐度扩散、压力迟滞和仪表自身漂移对测量结果的影响，为规范中不确定度评定模型（如B类分量的选取）提供了数据支撑。3.国际比对与能力确认：中国计量院积极参加由国际计量委员会（CIPM）组织的声学计量关键比对（如CCM.AUV-K1，CCM.AUV-K2），并参与了亚太计量规划组织（APMP）的声速比对。通过比对，证明了我国海水声速校准能力接近国际领先水平，使JJF2346-2025具备与国际标准（如ISO23926系列）等效互认的条件。4.标准体系建设推动：中国计量院不仅是起草单位，更是全国声学计量技术委员会的秘书处单位。凭借这一平台，该院积极协调国内主要海洋设备生产商、检测机构与科研院所，组织多轮意见征集与专家研讨，确保了规范既能体现技术前沿，又能满足产业实际应用需求。可以说，中国计量科学研究院的科研力量是国家海水声速计量标准从无到有、从粗到精的核心保障，JJF2346-2025是其海洋声学计量能力的重要产出。5.结论与展望JJF2346-2025《海水声速仪校准规范》的发布与实施，是我国海洋声学计量领域的一项重要基础性成果。它解决了长期以来海水声速仪校准无统一、高水平技术规范可依的难题，建立了适应现代水声仪器发展需求的、量值清晰、方法可控、评定科学的新一代校准体系。主要结论如下：1.填补规范空白：该规范系统覆盖了包括光纤式、数字式等在内的各类新型海水声速仪，校准参数从单一声速值扩展至温度、压力和系统稳定性等关联指标，全面提升了规范的技术内涵。2.提升量值水平：明确提出了0.05m/s（实验室级）至0.15m/s（现场级）的校准不确定度要求，推动国内海水声速仪制造精度向国际先进水平靠拢。3.促进产业升级：规范的落地将促使厂家优化产品设计、提升出厂检测门槛，推动国产海洋声学装备的核心竞争力，服务于“深海进入、深海探测、深海开发”的国家目标。展望未来发展趋势，建议从以下方面持续努力：*动态校准能力构建：现行规范以静态或准静态点校准为主。未来随着AUV、ROV等水下移动平台的普及，需开发能在流动水体、变温变盐环境中进行实时、动态校准的新方法与新装置，校准频率可从Hz级提升至kHz级。*深度嵌入式仪器校准：针对目前集成于CTD剖面仪、声学释放器等复杂平台的声速模块，应推动开发可在系统内部进行原位校准的技术，甚至结合数字孪生技术，建立声速传感器的在线自诊断、自校准模型。*国际标准协同：建议中国计量院等机构积极参与ISO/TC43（声学）和IEC/TC87（超声波）的国际标准制修订工作，争取将JJF2346-2025中的核心技术要素融入国际标准体系，提升我国在海洋声学计量领域的话语权和影响力。综上所述，JJF2346-2025的发布是我国海洋声学计量史上的一个重大里程碑。伴随该规范的实施及后续技术迭代，我国海水声速测量的精准度与可靠性将迈上一个新台阶，为海洋科学探索、海洋资源开发及国防安全保障提供坚实的计量支撑。主要参考文献：1.JJF2346-2025，海水声速仪校准规范[S].北京：中国标准出版社，2025.2.JJG928-1998，声速仪[S].北京：中国计量出版社，1998.3.FofonoffNP,MillardRC.Algorithmsforcomputationoffundamentalpropertiesofseawater[M].UNESCO