JJG(交通) 183-2022 二维扫描成像声呐检定规程

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ÿθ㐠ភ᣻᜼׻ผॼTwoDimensionalScanningImagingSonar--ਇᐹ--ᇔ᯳͙ࡺϦℽڝস఩ϐ䕆䓼䒿䘔ਇᐹ学兔兔标准下载二维扫描成像声呐检定规程ＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆＴｗｏＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＳｃａｎｎｉｎｇＩｍａｇｉｎｇＳｏｎａｒ􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀤩􀦩􀦩􀦩􀦩ＪＪＧ(交通)１８３—２０２２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学兔兔标准下载本规程主要起草人: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学兔兔标准下载目　　录引言Ⅲ…………………………………………………………………………………………１　范围１………………………………………………………………………………………２　引用文件１…………………………………………………………………………………３　术语１………………………………………………………………………………………４　概述１………………………………………………………………………………………５　计量性能要求２……………………………………………………………………………６　通用技术要求３……………………………………………………………………………７　计量器具控制３……………………………………………………………………………附录Ａ　二维扫描成像声呐检定记录表格式７………………………………………………附录Ｂ　二维扫描成像声呐检定证书内页格式８……………………………………………附录Ｃ　二维扫描成像声呐检定结果通知书内页格式１０…………………………………ⅠＪＪＧ(交通)１８３—２０２２学兔兔标准下载引　　言本规程依据ＪＪＦ１００２—２０１０«国家计量检定规程编写规则»编写ꎮⅢＪＪＧ(交通)１８３—２０２２学兔兔标准下载二维扫描成像声呐检定规程１　范围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ꎮ３　术语ＧＢ/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ꎻ　　　　３———显示与控制单元ꎻ２———甲板单元ꎻ　　４———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学兔兔标准下载图２　扫描声呐工作原理说明:１———声脉冲ꎻ　　　　３———水平波束角ꎻ　　５———成像距离２———垂直波束角ꎻ　　４———扫描范围ꎻ５　计量性能要求５.１　示值误差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ꎮ５.２　鉴别阈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１级１０×１０×１０２级３０×３０×３０３级５０×５０×５０２ＪＪＧ(交通)１８３—２０２２学兔兔标准下载６　通用技术要求６.１　外观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ꎮ６.２　铭牌扫描声呐应有清晰的铭牌ꎬ标有产品名称、型号、生产厂家、仪器编号及出厂日期等ꎮ７　计量器具控制７.１　检定条件７.１.１　检定环境条件检定环境条件要求如下:ａ)水温:５℃~３０℃ꎮｂ)气温:０℃~３５℃ꎮｃ)相对湿度:应不大于９０％ꎮ７.１.２　检定设备检定设备及要求如下:ａ)水声测量系统(含标准水听器等):频率范围０.１ＭＨｚ~２.５ＭＨｚꎮｂ)全站仪:Ⅱ级ꎮｃ)钢卷尺:２级ꎮ７.１.３　配套设备配套设备及要求如下:ａ)消声水池:长度应不小于３０ｍꎬ宽度应不小于１０ｍꎬ深度应不小于８ｍꎮｂ)试验水池:长度应不小于１５０ｍꎬ宽度应不小于２０ｍꎬ深度应不小于１０ｍꎮｃ)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角度控制最大允许误差±０.１°ꎬ位移控制最大允许误差±０.５ｃｍꎮｄ)标准目标块套组:边长为５ｃｍ、１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、３０ｃｍ、５０ｃｍ的立方体ꎬ边长最大允许误差±０.２ｃｍꎮ７.２　检定项目检定项目见表３ꎬ扫描声呐检定记录表格式见附录Ａꎮ表３　检定项目一览表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＋＋－３ＪＪＧ(交通)１８３—２０２２学兔兔标准下载表３　(续)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ꎮ７.３　检定方法７.３.１　外观采用目测和手检的方法检查外观ꎮ７.３.２　铭牌采用目测的方法检查铭牌ꎮ７.３.３　工作频率示值误差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水面ꎮ检定示意图见图３ꎮ图３　扫描声呐工作频率检定示意图说明:１———声呐ꎻ　　　　３———升降支架ꎻ　　５———前置放大器ꎻ　　７———显控计算机ꎻ２———回转支架ꎻ　　４———标准水听器ꎻ６———信号采集器ꎻ　　８———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ＧＢ/Ｔ７９６５要求的自由场远场条件ꎮｃ)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作差ꎬ求得示值误差ꎮ７.３.４　波束宽度示值误差波束宽度示值误差检定步骤如下:４ＪＪＧ(交通)１８３—２０２２学兔兔标准下载ａ)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ꎬｄＢꎻｅｓ———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ꎮ７.３.５　步进间隔示值误差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:Ｓ＝２０°ｎ－１(２)式中:Ｓ———步长标准值ꎬ°ꎻｎ———高信噪比信号个数ꎮｆ)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ꎮ７.３.６　成像距离示值误差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检定示意图见图４ꎮ５ＪＪＧ(交通)１８３—２０２２学兔兔标准下载图４　扫描声呐成像距离检定示意图说明:１———扫描声呐ꎻ　　　　　　３———水池短边壁ꎻ　　５———试验行车ꎻ　　７———水池短边壁延长线２———扫描声呐测量距离ꎻ　　４———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ꎮ７.３.７　鉴别阈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Ｃꎮ７.５　检定周期扫描声呐的检定周期一般不超过１年ꎮ６ＪＪＧ(交通)１８３—２０２２学兔兔标准下载附录Ａ　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