《側(cè)掃聲吶（征求意見稿）》編制說明

中華人民共和國交通運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

側(cè)掃聲吶

（征求意見稿）

編制說明

標(biāo)準(zhǔn)起草組

2018年7月

1工作簡況

1.1任務(wù)來源

本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)《交通運(yùn)輸部關(guān)于下達(dá)2017年交通運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)化計劃的通

知》（交科技函【2017】412號）立項進(jìn)行編制的，計劃編號：JT2017-115，同

時本標(biāo)準(zhǔn)由交通運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)（定額）項目“水運(yùn)工程側(cè)掃聲吶標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程”作為

支撐，項目編號2017-20-131。本標(biāo)準(zhǔn)由交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所負(fù)

責(zé)起草。

1.2協(xié)作單位

山東科技大學(xué)、北京星天科技有限公司是本標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)作單位，同時也是本標(biāo)

準(zhǔn)的參編單位。其中，山東科技大學(xué)在標(biāo)準(zhǔn)編制過程中提供了試驗水池和技術(shù)指

標(biāo)的指導(dǎo)意見，北京星天科技有限公司在標(biāo)準(zhǔn)編制過程中提供了試驗樣機(jī)和技術(shù)

指標(biāo)的參考意見。

1.3主要工作過程

2017年6月~2017年12月，編寫《水運(yùn)工程側(cè)掃聲吶標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程》任務(wù)書

和《水運(yùn)工程側(cè)掃聲吶》標(biāo)準(zhǔn)草案，簽訂任務(wù)書，并成立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起草組；對

側(cè)掃聲吶的生產(chǎn)單位、科研單位和使用單位進(jìn)行全面的調(diào)研，匯總調(diào)研結(jié)果。

2018年1月~2018年5月，廣泛調(diào)研國內(nèi)外側(cè)掃聲吶的研究單位、生產(chǎn)單位、

使用單位并收集相關(guān)資料（見表1），就標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行試驗分析與驗

證，依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》（GB/T1.1-2009）和

《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第10部分：產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T20001.10-2014），根據(jù)我國目前側(cè)

掃聲吶的實(shí)際應(yīng)用情況與特點(diǎn)，結(jié)合水運(yùn)工程測量的技術(shù)需求進(jìn)行編制。通過調(diào)

研，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)尚無側(cè)掃聲吶的國家標(biāo)準(zhǔn)，其他行業(yè)也未有該儀器設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，生

產(chǎn)企業(yè)也未有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?？紤]該標(biāo)準(zhǔn)為首次制定，可為其他行業(yè)或企業(yè)參考使用，

所以將反映行業(yè)特色的“水運(yùn)工程”去掉，使標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋面更廣。并修改名稱，

形成了《側(cè)掃聲吶》征求意見稿。

1

表1調(diào)研單位及部分參考標(biāo)準(zhǔn)匯總

調(diào)研單位

1國家海洋局第一海洋研究所

研究單位

2山東科技大學(xué)

3江蘇中海達(dá)海洋信息技術(shù)有限公司

4美國EdgeTech公司制造單位

5北京星天科技有限公司

6天津水運(yùn)工程勘察設(shè)計院

7上海達(dá)華測繪有限公司使用單位

8交通運(yùn)輸部北海航海保障中心天津海事測繪中心

部分參考標(biāo)準(zhǔn)

序號標(biāo)準(zhǔn)名稱備注

1包裝儲運(yùn)圖示標(biāo)志（GB/T191）

2聲學(xué)水聲換能器測量（GB/T7965-2002）

3水文儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件（GB/T15966）

船舶電氣與電子設(shè)備的電磁兼容性（）

4GB/T10250國家標(biāo)準(zhǔn)

水文儀器通則第6部分：檢驗規(guī)則及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、

5

貯存、使用說明書（GB/T18522.6）

6水文儀器安全要求（GB18523）

7海道測量規(guī)范（GB12327-1998）

8IHO海道測量規(guī)范（S-44）國際標(biāo)準(zhǔn)

交通運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)

9水運(yùn)工程測量規(guī)范（JTS131-2012）

準(zhǔn)

10聲學(xué)計量名詞術(shù)語及定義（JJF1034-2005）計量技術(shù)規(guī)范

1.4標(biāo)準(zhǔn)起草人及其主要工作

本標(biāo)準(zhǔn)起草人及其主要負(fù)責(zé)的工作情況見表2：

表2標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其主要工作

序號姓名單位職務(wù)/職稱主要工作內(nèi)容

負(fù)責(zé)起草標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容，提出

交通運(yùn)輸部天津水

1柳義成助理工程師并論證標(biāo)準(zhǔn)中重要性能指標(biāo)要求，

運(yùn)工程科學(xué)研究所

制定并實(shí)施試驗方法與數(shù)據(jù)驗證

交通運(yùn)輸部天津水

2曹玉芬主任/副研究員對標(biāo)準(zhǔn)形式和內(nèi)容審核

運(yùn)工程科學(xué)研究所

提供試驗場地，指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)中技術(shù)指

3陽凡林山東科技大學(xué)院長/教授標(biāo)的試驗方法與數(shù)據(jù)處理

4韓鴻勝交通運(yùn)輸部天津水副主任/高工確定側(cè)掃聲吶的技術(shù)參數(shù)、測試設(shè)

2

運(yùn)工程科學(xué)研究所備及其參數(shù)，參與標(biāo)準(zhǔn)意見征求及

處理

5石波山東科技大學(xué)副教授指導(dǎo)實(shí)驗數(shù)據(jù)的分析與處理

交通運(yùn)輸部天津水參與側(cè)掃聲吶工作頻率、波束寬度

6竇春暉高工

運(yùn)工程科學(xué)研究所和鑒別閾的具體試驗工作

指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)中技術(shù)指標(biāo)的論證，提供

北京星天科技有限

7鄔松高工側(cè)掃聲吶結(jié)構(gòu)組成及基本參數(shù)的

公司

論證依據(jù)

指導(dǎo)并參與側(cè)掃聲吶與試驗行車

7張凱山東科技大學(xué)講師

設(shè)備的調(diào)試與數(shù)據(jù)采集

北京星天科技有限

8李偉高工參與現(xiàn)場試驗過程與結(jié)果分析

公司

2標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)

2.1編制原則

根據(jù)該類儀器設(shè)備國內(nèi)外生產(chǎn)水平，內(nèi)容上以國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)為依據(jù)，形式

上按《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)劃》（GB/T1.1-2009）和

《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第10部分：產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T20001.10-2014）的要求起草。標(biāo)準(zhǔn)

在編制的過程中，遵循以下原則：

（1）目標(biāo)

——在其范圍所規(guī)定的的界限內(nèi)按需要力求完整；

——清楚和準(zhǔn)確；

——充分考慮最新技術(shù)水平；

——為未來技術(shù)發(fā)展提供框架；

——能被未參加標(biāo)準(zhǔn)編制的專業(yè)人員所理解。

（2）統(tǒng)一性原則

——結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一；

——文體的統(tǒng)一；

——術(shù)語的統(tǒng)一。

（3）協(xié)調(diào)性原則

3

——普遍協(xié)調(diào)，側(cè)掃聲吶標(biāo)準(zhǔn)化原理與方法、標(biāo)準(zhǔn)化術(shù)語、量和單位及其符

號、技術(shù)制圖、圖形符號等；

——本領(lǐng)域協(xié)調(diào)，側(cè)掃聲吶環(huán)境條件和有關(guān)試驗、安全、電磁兼容、符合性

和質(zhì)量等。

（4）適用性原則

側(cè)掃聲吶標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容應(yīng)便于實(shí)施，并且易于被其他標(biāo)準(zhǔn)或文件所引用。技術(shù)

指標(biāo)的確定需要考慮當(dāng)前廠家所能達(dá)到的技術(shù)水平。

（5）一致性原則

如果有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)、國際文件，起草標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)以其為基礎(chǔ)并盡可能保持

與國家標(biāo)準(zhǔn)或國際文件相一致。等同或修改采用應(yīng)符合GB/T20000.2的規(guī)定。

（6）規(guī)范性原則

——預(yù)先設(shè)計；

——遵守制定程序和編寫規(guī)則；

——特定標(biāo)準(zhǔn)的制定需符合相應(yīng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2.2標(biāo)準(zhǔn)名稱變更說明

本標(biāo)準(zhǔn)立項時名稱為《水運(yùn)工程側(cè)掃聲吶》。側(cè)掃聲吶，不僅在水運(yùn)工程領(lǐng)

域有著廣泛的應(yīng)用，同時該儀器作為檢測設(shè)備，可以應(yīng)用于海洋、水利、測繪等

多個領(lǐng)域。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在編制的過程中，充分考慮其他專業(yè)的生產(chǎn)、使用和檢測需

求，可以作為交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)使用，而不限定于水運(yùn)工程領(lǐng)域。因此，刪除標(biāo)準(zhǔn)名

稱中的“水運(yùn)工程”。

2.3國際標(biāo)準(zhǔn)分類號（ICS）、中國標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號

本標(biāo)準(zhǔn)ICS17.040.30，N90。國家標(biāo)準(zhǔn)分類法（ICS）中代碼17代表“計量

學(xué)和測量、物理現(xiàn)象”，17.040代表“長度和角度測量”，17.040.30代表“測量

儀器儀表”。側(cè)掃聲吶符合上述分類。中國標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號中N代表“儀器、儀

4

表”，N92表示“海洋儀器”。編排格式依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)

的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)劃》（GB/T1.1-2009）第9章“編排格式”中的相關(guān)規(guī)定。

2.4范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了側(cè)掃聲吶的產(chǎn)品分類及組成、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)

則，以及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和儲存要求。

《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第10部分：產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T20001.10-2014）6.3要求“范

圍應(yīng)明確標(biāo)準(zhǔn)所涉及的具體產(chǎn)品，還應(yīng)按照6.4~6.10的順序指出所涉及的具體內(nèi)

容，如必要，還應(yīng)針對編制標(biāo)準(zhǔn)的目的指出技術(shù)要求所涉及的方面”，“范圍還應(yīng)

指出標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)期用途和適用界限，或標(biāo)準(zhǔn)的使用對象?！盙B/T20001.10-2014的

6.4~6.10章節(jié)分別為“分類、標(biāo)記和編碼”、“技術(shù)要求”、“取樣”、“試驗方法”、

“檢驗規(guī)則”、“標(biāo)志、標(biāo)簽和隨行文件”、“包裝、運(yùn)輸和貯存”。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中取

樣為可選要素，側(cè)掃聲吶產(chǎn)品按要求應(yīng)當(dāng)逐臺檢驗合格后出廠，標(biāo)準(zhǔn)中不涉及取

樣的內(nèi)容。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于側(cè)掃聲吶的生產(chǎn)、檢驗和使用。

《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)劃》（GB/T1.1-2009）6.2.2

規(guī)定“范圍應(yīng)明確界定標(biāo)準(zhǔn)化對象和所涉及的各個方面，由此指明標(biāo)準(zhǔn)或特定部

分的適用界限”。本標(biāo)準(zhǔn)的對象是側(cè)掃聲吶，在標(biāo)準(zhǔn)的描述時采用了GB/T1.1推

薦的“本標(biāo)準(zhǔn)適用于……”的句式。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，廠家生產(chǎn)、檢測單位適用

的側(cè)掃聲吶的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)滿足本標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，廠家和使用單位應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)

的規(guī)定開展對儀器的檢驗。使用范圍限定于生產(chǎn)、檢驗和使用。

2.5術(shù)語和定義

（1）側(cè)掃聲吶side-scansonar

主動聲吶與航向正交的固定聲束對海底掃描，并記錄出海底形狀的一種聲

吶設(shè)備。

（2）拖魚towfish

由測量船牽引的測量儀器的傳感器。

（3）聲吶圖像sonarimage

簡稱“聲圖”。側(cè)掃聲吶對海底進(jìn)行掃描探測所獲得的二維影像。

（4）聲圖判讀interpretationofechograms

5

根據(jù)聲吶掃海獲得的二維聲圖，科學(xué)判讀目標(biāo)的高度、大小、性質(zhì)和位置

的工作。

（1）~（4）給出的術(shù)語和定義，直接引用于由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員

會公布的《測繪學(xué)名詞（第三版）》。

（5）距離分辨力rangeresolution

引起側(cè)掃聲吶圖像上距離產(chǎn)生可察覺到變化的實(shí)地距離的最小變化。

定義（5）改寫于《通用計量術(shù)語及定義》（JJF1001-2011）。其中分辨力

（resolution）定義為：引起相應(yīng)示值產(chǎn)生可察覺到變化的被測量的最小變化。本

部分關(guān)于側(cè)掃聲吶的距離分辨力的定義改寫為：引起側(cè)掃聲吶圖像上距離產(chǎn)生可

察覺到變化的實(shí)地距離的最小變化。所謂距離分辨力是指側(cè)掃聲吶能有效辨別區(qū)

分兩個物體的最小距離。在此說明，本標(biāo)準(zhǔn)文件中使用術(shù)語“距離分辨力”是針對

側(cè)掃聲吶而言的，為了規(guī)范文件的簡明性，不再加“側(cè)掃聲吶”主語限定。

（6）鑒別閾discriminationthreshold

引起側(cè)掃聲吶圖像上不可檢測到變化的被測立方特征物的最大尺寸。

定義（6）改寫于《通用計量術(shù)語及定義》（JJF1001-2011），其中鑒別閾

（discriminationthreshold）定義為：引起相應(yīng)示值不可檢測到變化的被測量值的

最大變化。本部分關(guān)于側(cè)掃聲吶的鑒別閾的定義改寫為：引起側(cè)掃聲吶圖像上不

可檢測到變化的被測立方特征物的最大尺寸。所謂鑒別閾也可理解為引起側(cè)掃聲

吶圖像可檢測到變化的被測物體的最小尺寸。在此說明，本標(biāo)準(zhǔn)文件中使用術(shù)語

“鑒別閾”是針對側(cè)掃聲吶而言的，為了規(guī)范文件的簡明性，不再加“側(cè)掃聲吶”主

語限定。

2.6產(chǎn)品分類及組成

（1）產(chǎn)品分類

根據(jù)發(fā)射聲波類型，可分為線性調(diào)頻脈沖（Chirp）側(cè)掃聲吶和連續(xù)單頻脈

沖（CW，Continuouswave）側(cè)掃聲吶。

通過查閱文獻(xiàn)（見參考文獻(xiàn)），并對市場上常用側(cè)掃聲吶產(chǎn)品調(diào)研，結(jié)合水

運(yùn)工程、海洋測繪等勘察設(shè)計單位的使用情況，從工作原理和脈沖信號形成機(jī)制

方面，可將側(cè)掃聲吶按上述分類。如果從工作方式角度，還可將側(cè)掃聲吶分為拖

6

曳式和舷掛式。從工作環(huán)境角度，分為淺水和深水側(cè)掃聲吶。本標(biāo)準(zhǔn)中的分類遵

循了科學(xué)性、系統(tǒng)性、適用性、兼容性和實(shí)用性的分類原則，根據(jù)產(chǎn)品的不同特

性進(jìn)行分類，劃分的類別能夠滿足使用的需要。

（2）產(chǎn)品組成

側(cè)掃聲吶組成一般包括甲板系統(tǒng)和拖魚系統(tǒng)。其中甲板系統(tǒng)包括記錄器、

聲吶處理器、聲吶接收機(jī)、甲板電纜、滑環(huán)、電纜絞車等主要部分；拖魚系統(tǒng)

包括尾翼、電子水密艙、收發(fā)換能器線陣、拖鉤、拖纜等主要部分。側(cè)掃聲吶

組成示意圖見圖1。

17

記錄器23568

4911

電纜10

聲吶處理器聲吶接收機(jī)

絞車

12

說明：

1——記錄器；5——滑環(huán)；9——拖鉤

2——聲吶處理器；6——電纜絞車；10——電子水密艙；

3——聲吶接收機(jī)；7——滑輪；11——尾翼；

4——甲板電纜；8——拖纜；12——收發(fā)換能器線陣。

圖1側(cè)掃聲吶組成示意圖

經(jīng)過深入研究《CS-1型側(cè)掃聲吶系統(tǒng)》、《不同型號側(cè)掃聲吶分辨能力和掃

寬能力的比較分析》、《海洋側(cè)掃聲吶探測技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用》、《4200FS側(cè)掃聲

吶使用說明書》等期刊文獻(xiàn)資料，并廣泛調(diào)研側(cè)掃聲吶生產(chǎn)單位和使用單位，簡

化統(tǒng)一了側(cè)掃聲吶的產(chǎn)品組成。以上描述基本涵蓋各類側(cè)掃聲吶的組成。

2.7技術(shù)要求

（1）外觀

儀器設(shè)備及連接電纜表面涂層應(yīng)牢固、均勻，不應(yīng)有脫落、劃傷、銹跡、

7

水中生物附著等。

依據(jù)《水文儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件》（GB/T15966-2007）6.6“機(jī)械結(jié)

構(gòu)及適應(yīng)性能”進(jìn)行編制?！安粦?yīng)有脫落、劃傷、銹跡、水中生物附著”的外觀

要求主要針對側(cè)掃聲吶拖魚換能器基陣而言，換能器基陣材料主要是壓電陶瓷，

基陣表面的脫落、劃傷、銹跡、水中生物附著會給換能器的聲學(xué)性能和透聲性能

帶來巨大影響，因此應(yīng)提出具體要求。綜合水下聲學(xué)設(shè)備工作環(huán)境，生產(chǎn)單位和

使用單位針對側(cè)掃聲吶的外觀要求，確定本標(biāo)準(zhǔn)中側(cè)掃聲吶外觀的要求。

（2）功能

側(cè)掃聲吶應(yīng)具備與GNSS定位儀組合使用的功能。

側(cè)掃聲吶顯控軟件應(yīng)具有以下基本功能：

a)讀取、顯示、回放和存儲原始數(shù)據(jù)，聲吶圖像處理與鑲嵌的功能；

b)淺水報警、底跟蹤、速度校正和增益調(diào)節(jié)等功能。

充分調(diào)研生產(chǎn)廠商所能提供側(cè)掃聲吶的通用性基本功能，了解儀器使用過程

中用戶對側(cè)掃聲吶產(chǎn)品的主要功能需求，提出本標(biāo)準(zhǔn)中側(cè)掃聲吶的功能要求。側(cè)

掃聲吶應(yīng)具備與GNSS定位儀組合使用的功能，GNSS定位儀為側(cè)掃聲吶拖曳船

體提供位置信息，建立船體坐標(biāo)系，通過拖纜長度和傾角等已知量換算拖魚與船

體坐標(biāo)原點(diǎn)的固定偏移值，從而可得到水下拖魚的坐標(biāo)信息，拖魚與水下掃測特

征點(diǎn)的位置關(guān)系可根據(jù)聲吶探測原理求得，最終可得到水下目標(biāo)的坐標(biāo)信息。由

于拖曳作業(yè)方式會使拖魚位置偏移較大，因此該定位的誤差比較粗略，對于深拖

系統(tǒng)，可采用USBL結(jié)合側(cè)掃聲吶一起使用。

為保障在淺水作業(yè)區(qū)儀器設(shè)備的使用安全，側(cè)掃聲吶應(yīng)具備底跟蹤、淺水報

警功能；側(cè)掃聲吶屬于全覆蓋測量，條帶邊緣的鑲嵌處理效果是體現(xiàn)側(cè)掃聲吶本

身或配套軟件性能的重點(diǎn)；為保證聲吶圖像不產(chǎn)生變形，側(cè)掃聲吶應(yīng)具備速度校

正功能。為保證側(cè)掃聲吶在不同水深環(huán)境下，反向散射強(qiáng)度傳播損失改正，設(shè)備

8

應(yīng)具備時間增益調(diào)節(jié)功能。

（3）示值誤差

側(cè)掃聲吶示值誤差應(yīng)符合表3的要求。

表3示值誤差

測量參數(shù)最大允許誤差

工作頻率±0.03%

o

平行航跡線方向±0.1

波束寬度o

垂直航跡線方向±2

平行航跡線方向±1%

距離分辨力

垂直航跡線方向±0.1%

聲吶設(shè)備性能的提高、頻率范圍的擴(kuò)展和類型的增多等對水聲檢測提出了許

多新的要求，為保證海洋測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，定期檢驗其探測性能具有實(shí)際的研究

與應(yīng)用價值。工作頻率和波束寬度屬于側(cè)掃聲吶基本的聲學(xué)參數(shù)，與其鑒別閾、

分辨力、聲照范圍等性能緊密相關(guān)。波束寬度是影響測量效率的主要因素，工作

頻率是關(guān)系側(cè)掃聲吶分辨力的重要參數(shù)。因此本標(biāo)準(zhǔn)對側(cè)掃聲吶的工作頻率、波

束寬度、距離分辨力等性能指標(biāo)提出具體要求。由于側(cè)掃聲吶在作業(yè)過程中，其

沿航跡線方向和垂直于航跡線方向的波束角寬度和分辨力不同，因此分別提出規(guī)

定。

綜上所述，同時參考當(dāng)前市場上國內(nèi)外不同類型側(cè)掃聲吶標(biāo)稱的性能指標(biāo)

（表4），并通過試驗驗證，規(guī)定本標(biāo)準(zhǔn)側(cè)掃聲吶示值誤差要求。

表4國內(nèi)外常用側(cè)掃聲吶的主要性能參數(shù)

儀器型工作頻

序號距離分辨力波束寬度國家

號率

120垂直航垂直航跡美國

EdgeTec120kHz：8cm

1kHz跡方向方向波束50oEdgeTech公

h4200FS410kHz：2cm

/410分辨力寬度司

9

儀器型工作頻

序號距離分辨力波束寬度國家

號率

kHz120kHz：200m120kHz：

沿航跡沿航跡方

量程為2.5m1.26o

方向分向波束寬

410kHz：100m410kHz：

辨力度

o

量程為0.5m0.4

垂直航跡

方向波束40o

100寬度

Klein300

2kHz/50/100kHz：

0沿航跡方

0kHz0.7o美國

向波束寬

500kHz：KLEIN

度

o

0.2MARINE

垂直航SYSTEMS

38m量程時：

跡方向公司

10cm

Klein500455kH分辨力沿航跡方向波束寬度：

3

0z沿航跡0.4o

方向分（7.5~30）cm

辨力

沿航跡

方向波1o

束寬度美國

C3D-LP200kH垂直航跡方向分辨力：

4垂直航Benthos公

Mz4.5cm

跡方向司

100o

波束寬

度

沿航跡

方向波0.9o

DeepVisi束寬度瑞典

340kH

5on1.5cm垂直航DeepVision

z

DE340D跡方向公司

60o

波束寬

度

10

儀器型工作頻

序號距離分辨力波束寬度國家

號率

加拿大

沿航跡

Think

TSR-300300kH線方向

65mm1.25oSensor

0z波束寬

Research公

度

司

400kHz：

沿航跡

0.3o

方向波

900kHz：

束寬度

400kHo

iSide0.2中國（中海

7z/900k1.25cm

4900L垂直航達(dá)）

Hz

跡方向

45o

波束寬

度

100kHz：100kHz：

沿航跡

垂直航跡方4cm1.0o

方向波

向分辨力400kHz：400kHz：

束寬度

1cm0.25o

100kH中國（北京

Geoside1100kHz：

8z/400k星天科技有

4002%×量垂直航

Hz限公司）

沿航跡方向程跡方向

50o

分辨力400kHz：波束寬

0.4%×量度

程

（4）鑒別閾

根據(jù)不同測區(qū)的準(zhǔn)確度要求，將側(cè)掃聲吶鑒別閾分為3個等級，應(yīng)符合表5

的要求。

表5鑒別閾

等級水深水平距離鑒別閾

一級10cm×10cm×10cm

二級7m25m20cm×20cm×20cm

三級50cm×50cm×50cm

11

鑒別閾是衡量側(cè)掃聲吶性能最為直觀的技術(shù)指標(biāo)。目前國內(nèi)外尚未有針對側(cè)

掃聲吶產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或地方標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)中主要技術(shù)參數(shù)的確定依

據(jù)來源于IHO《海道測量規(guī)范》（S-44），IHO《海道測量規(guī)范》（S-44）把測量分

為四個等級，其中特等和一等海道測量屬于水運(yùn)工程檢測設(shè)備應(yīng)用范疇，因此以

特等和一等海道測量為參考約束標(biāo)準(zhǔn)，對側(cè)掃聲吶產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)提出更為嚴(yán)格的

要求。特等海道測量達(dá)到的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是針對特別臨界的區(qū)域而提出來的，該區(qū)

域的富余深度最小，且海底狀況對航船具有潛在的危險。測量質(zhì)量控制部門必須

明確這些區(qū)域界限的要求，諸如港口、泊船區(qū)域及相關(guān)的重要航道均為典型例子。

因而必須設(shè)法將所有的誤差來源降低到最小程度。為了獲得100％的海底情況，

特等測量要求進(jìn)行加密測線間距，并與側(cè)掃聲吶、多功能換能器或有高分辨率多

波束測深技術(shù)相結(jié)合使用。力求確保掃測設(shè)備能夠測出所有大于lm3的底物特征。

這里lm3底物即是對側(cè)掃聲吶等水下探測設(shè)備的鑒別閾要求。一等海道測量是適

用于港口、人港航道、推薦航道、內(nèi)陸航道以及商船運(yùn)輸繁忙的海岸水域。這些

地方的富余深度以及海底底質(zhì)對船只而言不形成較大的危險（例如軟泥或沙質(zhì)底

質(zhì)）。一等測量應(yīng)限用于水深小于100m的水域。盡管一等測量對海底掃測精度

沒有特等測量的要求那么嚴(yán)格，但對船只形成潛在危險的海底特性及障礙物掃測

時，須在選定地區(qū)采用全床掃測。對該些水域掃測時，掃測設(shè)備必須保證能分辨

出40m深度內(nèi)大于2m3的底物特征，或水深超過40m時，大于深度10％的物體。

對于狹窄且較易遇到危險障礙物的水域，亦有必要將側(cè)掃聲納和多波束測深相結(jié)

合使用。以上為海道測量最低標(biāo)準(zhǔn)，檢測儀器設(shè)備特別是水聲設(shè)備在使用過程中

誤差來源多，環(huán)境復(fù)雜，其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求應(yīng)遠(yuǎn)高于測量標(biāo)準(zhǔn)，不同用戶對側(cè)

掃聲吶測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性提出了不同的和更高的要求，本標(biāo)準(zhǔn)制定目的

之一是有益于產(chǎn)品的改進(jìn)和提高航行安全，同時旨在推進(jìn)我國標(biāo)準(zhǔn)與盡快與國際

接軌，因此結(jié)合水運(yùn)工程等淺水使用領(lǐng)域，在IHO《海道測量規(guī)范》（S-44）以

12

及《水運(yùn)工程測量規(guī)范》（JTS131-2012）的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)代側(cè)掃聲吶提出新的

技術(shù)指標(biāo)要求。

《海道測量規(guī)范》（GB12327-1998）和IHO《海道測量規(guī)范》（S-44）相比，

二者有一定區(qū)別。從可操作性角度出發(fā)，IHO《海道測量規(guī)范》（S-44）比《海

道測量規(guī)范》（GB12327-1998）方便、易于達(dá)到其目的。我國目前的海道測量規(guī)

范仍按照區(qū)域?qū)⒑５罍y量分為港灣、沿岸、近海和遠(yuǎn)海水深測量。這種傳統(tǒng)上的

分類方法是一種定性而非定量的分類，在誤差標(biāo)準(zhǔn)上完全依賴于測圖比例尺，并

且只考慮平面定位誤差，而沒有考慮垂直方向上測深誤差以及數(shù)據(jù)處理的綜合誤

差。我國海道測量規(guī)范與國際海道測量標(biāo)準(zhǔn)在障礙物探測方面的要求基本相同，

但國際標(biāo)準(zhǔn)在測圖比例尺、全覆蓋要求以及分辨率等方面有明確的量化指標(biāo)。

IHO《海道測量規(guī)范》（S-44）在海道測量的分類、定位、水深測量、各種專項

測量、測量數(shù)據(jù)屬性、疑問數(shù)據(jù)的消除等方面都作出了明確的說明和要求，同時

在附錄中對海道測量數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和數(shù)據(jù)處理等方面作出了明確的規(guī)定和準(zhǔn)則，

綜上所述，沒有引用《海道測量規(guī)范》（GB12327-1998）的相關(guān)內(nèi)容，而是引用

IHO《海道測量規(guī)范》（S-44）的相關(guān)內(nèi)容。

（5）工作電源

當(dāng)電源電壓在如下范圍內(nèi)變化時，受試產(chǎn)品應(yīng)能正常工作：

a)直流電源：電壓12V~48V；

b)交流電源：電壓100V~220V，頻率為50Hz~60Hz。

我國尚未制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范對側(cè)掃聲吶工作電源提出技術(shù)要求，結(jié)合市場

產(chǎn)品調(diào)研（表6），規(guī)定側(cè)掃聲吶工作電源要求。

表6幾種側(cè)掃聲吶供電電源要求

序號儀器型號供電要求

1klein5000v2115/240VAC，50/60Hz

13

12VDC或110/220VAC

2klein4900

（50Hz-60Hz）

3klein4000110/220VAC（50Hz-60Hz）

4klein3000120/240VAC，50/60Hz

5EdgeTech4125-P（12-24）VDC或110/220VAC

6EdgeTech4200-P（18-36）VDC或110/240VAC

7EdgeTech4200（80-140）VAC或（175-265）VAC

8Geoside1400220VAC或48VDC

（6）絕緣性能

側(cè)掃聲吶拖魚換能器兩信號線之間絕緣電阻應(yīng)不小于5MΩ，機(jī)殼與交流電

源線之間絕緣電阻應(yīng)不小于1MΩ。

《水文儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件》（GB/T15966-2007）“水文儀器中的

傳感器的絕緣電阻一般不應(yīng)小于5MΩ；顯示與記錄等電器裝置不接地處的絕緣

電阻應(yīng)不小于1MΩ”。側(cè)掃聲吶屬水下聲吶探測儀器設(shè)備，應(yīng)執(zhí)行水文儀器相關(guān)

標(biāo)準(zhǔn)，確定側(cè)掃聲吶絕緣性能要求。

（7）抗干擾性

側(cè)掃聲吶信號傳輸線一般應(yīng)采取避雷措施，在電磁輻射、雷電等干擾影響

較嚴(yán)重的地區(qū)還應(yīng)采用信號接口隔離措施。

《水文儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件》（GB/T15966-2007）要求“當(dāng)水文儀

器采用交流電源充電時，應(yīng)采取電源避雷措施。水文儀器信號傳輸線一般應(yīng)采取

避雷措施，在電磁輻射、雷電等干擾影響較嚴(yán)重的地區(qū)還應(yīng)采用信號接口隔離措

施?！?/p>

14

2.8試驗方法

試驗環(huán)境條件的確定主要考慮溫度與濕度環(huán)境應(yīng)能保證側(cè)掃聲吶試驗過程

的正常進(jìn)行。依據(jù)《水文儀器基本環(huán)境試驗條件及方法》（GB/T9359.9-2016），

起草本部分內(nèi)容。試驗環(huán)境為實(shí)驗室內(nèi)環(huán)境，所提指標(biāo)滿足具體要求。

2.8.1試驗設(shè)備

以下為試驗設(shè)備組成及技術(shù)要求的編制說明。

（1）試驗水池

水池有效尺寸長度不小于30m，寬度不小于12m，深度不小于8m。水池邊

壁敷設(shè)消聲材料。

試驗水池作為試驗場地，尺寸應(yīng)能滿足水聲儀器聲學(xué)指標(biāo)檢測的遠(yuǎn)場條件，

通過調(diào)研國內(nèi)現(xiàn)有消聲水池尺寸，寬深比基本為3:2。試驗中不僅需要將側(cè)掃聲

吶沿長邊勻速運(yùn)動，還需要沿寬邊運(yùn)動來提高不同維度的測量范圍。綜上提出以

上試驗水池尺寸要求。試驗水池見圖2。

圖2試驗水池

（2）試驗行車

試驗行車位于試驗水池之上，應(yīng)配有回轉(zhuǎn)/升降裝置，可用于安裝側(cè)掃聲吶

拖魚和標(biāo)準(zhǔn)水聽器，并且可以精確控制二者之間的角度和距離。角度控制最大

允許誤差±0.1o，位移控制最大允許誤差為±0.5cm。

作為實(shí)驗中的多維運(yùn)行控制設(shè)備。試驗論證，可滿足波束角試驗的技術(shù)要求。

試驗行車見圖3。

15

圖3試驗行車

（3）聲速剖面儀

最大允許誤差為±0.2m/s。

為側(cè)掃聲吶提供標(biāo)準(zhǔn)聲速，所使用聲速剖面儀經(jīng)國家水運(yùn)計量站檢定校準(zhǔn)，

執(zhí)行《水運(yùn)工程聲速剖面儀》（JJG（交通）122-2015）。聲速剖面儀見圖4。

圖4聲速剖面儀

（4）標(biāo)準(zhǔn)水聽器

頻率范圍0.1MHz~2.5MHz，擴(kuò)展不確定度U=0.9dB（k=2）。

用來接收采集被檢設(shè)備的脈沖聲信號，標(biāo)準(zhǔn)水聽器頻率范圍應(yīng)覆蓋被檢側(cè)掃

聲吶工作頻率，計量檢定執(zhí)行國家計量檢定規(guī)程《1kHz~1MHz標(biāo)準(zhǔn)水聽器》

（JJG1017-2007）。標(biāo)準(zhǔn)水聽器見圖5。

圖5標(biāo)準(zhǔn)水聽器

16

（5）信號采集器

最高采樣頻率為10MSa/s，電壓測量不確定度1mV。

將標(biāo)準(zhǔn)水聽器采集的脈沖聲信號轉(zhuǎn)換為電信號。根據(jù)奈奎斯特定理，在進(jìn)行

模擬/數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率大于信號中最高頻率的2倍時，采樣之

后的數(shù)字信號完整地保留了原始信號中的信息，一般實(shí)際應(yīng)用中保證采樣頻率為

信號最高頻率的2.56～4倍，即采樣定理。信號采集器見圖6。

圖6信號采集器

（6）標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)塊

最大允許誤差為±0.2cm。

用來檢驗側(cè)掃聲吶的距離分辨力和鑒別閾，滿足長度量值溯源要求。標(biāo)準(zhǔn)目

標(biāo)塊見圖7。

17

圖7標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)塊

2.8.2試驗方法

側(cè)掃聲吶的檢驗檢測需要大型基礎(chǔ)設(shè)施的支撐，用于水聲基本參數(shù)檢測的消

聲水池是必不可少的。由于高昂的基建和維護(hù)費(fèi)用，我國大型消聲水池主要用于

軍用聲吶設(shè)備的性能評價，涉及民用海洋測量聲吶的研究較少；尚未建設(shè)專門用

于側(cè)掃聲吶性能計量檢測的消聲水池，以至于側(cè)掃聲吶的測量溯源性和可信度難

以保證。水聲儀器的試驗原理與方法已相對成熟，但準(zhǔn)確度不高，因為水聲測試

既要用到機(jī)械裝置和電測量裝置，又要涉及到水介質(zhì)中聲場，其量值不確定度要

遠(yuǎn)大于單純的幾何、電磁、光學(xué)測量。本標(biāo)準(zhǔn)的試驗方法與試驗設(shè)備充分考慮脈

沖聲技術(shù)和邊界消聲技術(shù)的綜合應(yīng)用，采用比較校準(zhǔn)法進(jìn)行試驗。具體實(shí)驗方法

見本編制說明第3章。其中波束寬度的測量方法參考《聲學(xué)水聲換能器測量》

（GB/T7965-2002）。

2.9檢驗規(guī)則

（1）檢驗分為型式檢驗和出廠檢驗，檢驗項目見表7。

表7檢驗項目

序號檢驗項目技術(shù)要求試驗方法型式檢驗出廠檢驗

1外觀5.16.3++

2功能5.26.4++

18

序號檢驗項目技術(shù)要求試驗方法型式檢驗出廠檢驗

3示值誤差5.36.5++

4鑒別閾5.46.6++

5工作電源5.56.7+-

6絕緣性能5.66.8+-

7抗干擾性5.76.9+-

注：“+”表示應(yīng)進(jìn)行的檢驗項目，“-”表示可不檢驗的項目。

根據(jù)《水文儀器通則第6部分：檢驗規(guī)則》（GB/T18522.6）規(guī)定，一般由

生產(chǎn)單位的質(zhì)量檢驗部門進(jìn)行產(chǎn)品的出廠檢驗，出廠檢驗應(yīng)逐個檢驗，產(chǎn)品經(jīng)檢

驗合格并簽發(fā)合格證后，方允許出廠、銷售。出廠檢驗的項目一般有外觀質(zhì)量、

安全性檢查及主要技術(shù)指標(biāo)考核、基本功能檢驗等。型式檢驗是產(chǎn)品的全性能檢

驗，檢驗的項目應(yīng)涵蓋產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)所有的技術(shù)條款。

（2）有下列情況之一時，應(yīng)進(jìn)行型式檢驗：

a)研制新產(chǎn)品時；

b)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料、工藝發(fā)生重大改變，影響產(chǎn)品性能時；

c)停止生產(chǎn)滿一年后的產(chǎn)品恢復(fù)生產(chǎn)時；

d)出廠檢驗結(jié)果與上一次型式檢驗有較大差異時；

e)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門提出型式檢驗要求時；

f)根據(jù)合同規(guī)定雙方有規(guī)定時。

依據(jù)《水文儀器通則第6部分：檢驗規(guī)則》（GB/T18522.6）中關(guān)于應(yīng)進(jìn)行

型式檢驗的8種情況，選取其中6種適用于側(cè)掃聲吶設(shè)計、生產(chǎn)、使用實(shí)際的應(yīng)進(jìn)

行形式檢驗的情況，分別是：a)研制新產(chǎn)品時；b)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料、工藝發(fā)生重

大改變，影響產(chǎn)品性能時；c)停止生產(chǎn)滿一年后的產(chǎn)品恢復(fù)生產(chǎn)時；d)出廠檢驗

結(jié)果與上一次型式檢驗有較大差異時；e)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門提出型式檢驗要

求時；f)根據(jù)合同規(guī)定雙方有規(guī)定時。關(guān)于產(chǎn)品停產(chǎn)間隔，GB/T18522.6要求水

文儀器停產(chǎn)3年以上恢復(fù)生產(chǎn)需進(jìn)行型式檢驗，本行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求側(cè)掃聲吶停產(chǎn)1

年以上恢復(fù)生產(chǎn)需進(jìn)行型式檢驗，這是由聲吶技術(shù)迅猛發(fā)展趨勢決定的。

（3）產(chǎn)品出廠前應(yīng)逐臺進(jìn)行出廠檢驗。

19

編制依據(jù)《水文儀器通則第6部分：檢驗規(guī)則》（GB/T18522.6），詳見本節(jié)

（1），不再贅述。

（4）判定規(guī)則