湖北省地方計量技術規范

JJF（鄂）104—2023

回聲測深儀校準規范

CalibrationSpecificationforEchoSounders

2023-07-18發布2023-08-20實施

湖北省市場監督管理局發布

JJF（鄂）104—2023

引言

JJF1071-2010《國家計量校準規范編寫規則》、JJF1001-2011《通用計量術語及定

義》、JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》共同構成支撐本規范制定工作的基

礎性系列文件。

本規范為首次發布。

I

JJF（鄂）104—2023

回聲測深儀校準規范

1范圍

本規范適用于測深范圍小于2000m以內的單波束回聲測深儀的校準。

2引用文件

本規范引用下列文件：

GB/T27992.3-2016水深測量儀器第3部分：超聲波測深儀

JT/T571-2015水運工程回聲測深儀

凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規范。

3術語

3.1盲區blindarea

因聲程太短使測深儀探頭發射脈沖與接收脈沖相連接所形成的無法準確測到的深度

區間，一般用區間上限深度表示。

4概述

回聲測深儀（以下簡稱測深儀）是利用超聲波在水中的傳播特性和水底的反射特性

來測量水深的儀器，主要應用于江河、湖泊、水庫、港灣、淺海等水體中的水深測量。

測深儀主要由超聲波探頭（以下簡稱“探頭”）和主機兩部分組成。探頭用于超聲波

的發射和接收；主機控制探頭信號的發射、接收，并對接收信號進行分析處理。測深時，

主機向探頭發射特定頻率的脈沖電信號，經探頭轉換為聲波信號，聲波信號被水底反射

至探頭，轉換為電信號后進入主機。測深儀探頭到水底的深度根據水中聲速和超聲波信

號發射至接收的時間間隔計算。測深儀的結構示意圖如圖1所示。

1-測深儀主機；2-超聲波探頭；3-多芯電纜；4-電纜插頭。

圖1測深儀結構示意圖

1

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5計量特性

5.1示值誤差

示值誤差不超過±1%D（D為實測水深，小于5m按5m計）。

5.2重復性

重復性不超過0.3%D（D為實測水深，小于5m按5m計）。

注:校準工作不判斷合格與否，上述計量特性指標僅供參考。

6校準條件

6.1環境條件

1）水溫：5℃~40℃；

2）其它條件：校準時，校準區域不得有影響校準結果的電磁干擾。

6.2測量標準及其他設備

測量標準及設備見表1，允許使用滿足測量不確定度要求的其他測量標準及設備進

行校準。

表1測量標準及其他設備

校準方法設備名稱技術要求

1）長度≥40m，寬度及深度應滿足測深儀

試驗水槽發散角要求，或池壁做消聲處理；

2）水槽中需為清潔的淡水。

水槽法準確度等級：2級；

手持激光測距儀

測量范圍不小于水槽長度。

MPE：±0.2℃；

溫度計

測量范圍：（0~50）℃

信號頻率相對不確定度優于3×10-7（k=2）；

函數發生器具備延遲觸發功能、猝發音信號輸出功能；

模擬法頻帶寬度不小于300kHz。

上升（下降）時間＜1μs；

數字示波器

頻帶寬度不小于300kHz。

2

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7校準項目和校準方法

7.1外觀質量與功能檢查

測深儀表面涂層應牢固、均勻、不應有脫落、破損；開機檢查，測控部分應無影響

測量性能的電氣、機械故障和損傷，探頭與主機的連接應穩固可靠。

7.2示值誤差

7.2.1水槽法

當被校深度小于水槽有效長度時，采用水槽法校準。

水槽法校準裝置如圖2所示，由試驗水槽、運行導軌、軌道小車、手持激光測距儀、

激光反射板、探頭定位桿、聲反射面構成。

1-激光反射板；2-手持激光測距儀；3-探頭定位桿；4-軌道小車；5-運行導軌；

6-聲反射面；7-探頭；8-測深儀主機

圖2水槽法校準裝置示意圖

1）將探頭固定在軌道小車下方，約1/2水深處，并使探頭發射面與激光測距儀示值

起算面處于同一鉛垂面內。

2）沿小車運行方向在水槽中均勻選取3個溫度測量點，將溫度計入水至探頭同一

深度，測量水溫，按式（1）計算聲速。并將其設置入測深儀中。

=1482.254+3.069×(20)0.04127×(20)

2

?????????+2.?288×10×????(?20)（1）

?43

式中：?????

——聲速，m/s；

????——三個測點平均水溫，℃。

3????

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3）以標稱盲區為起點，0.1m步進增加探頭至聲反射面的距離，觀察測深儀示值，

找到示值穩定且滿足5.1特性的最小距離值，即為被校儀器的盲區。

4）在水槽測量范圍內，從盲區開始均勻選取不少于5個校準點，將探頭移至第一

個校準點，測量校準點至反射板距離，取10次連續測量均值作為測深儀水深示值。

5）使用手持激光測距儀測量至激光反射板的距離，作為標準水深示值。?

6）移動探頭至下一個校準點，重復上述步驟，分別讀取測深儀與手持激光測距儀示?0

值。

7）按式（2）計算各點示值誤差：

=（2）

式中：???????0

——示值誤差，m；

????——測深儀10測量平均值，m；

?——激光測距儀的讀數，m。

7.2.2?0模擬法

當被校深度大于水槽有效長度時，可采用模擬法進行校準。

模擬法校準裝置主要由函數發生器、數字示波器、聲換能器構成，其校準示意圖如

圖3所示。

耦合安裝

聲接收數字示

換能器波器

測深儀測深儀

主機探頭

聲發射函數發

換能器生器

設定延遲時長

圖3模擬法校準示意圖

1）將聲接收換能器、聲發射換能器工作面同時與探頭工作面耦合安裝，探頭與測深

儀主機連接。

2）聲接收換能器的輸出端與數字示波器的模擬輸入通道連接，數字示波器的觸發

4

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輸出端口與函數發生器的外觸發端口連接，函數發生器的輸出端口與聲發射換能器的輸

入端連接。

3）設置測深儀中的聲速為1500m/s，根據模擬校準深度設定函數發生器的信號觸

發延時。

4）探頭發射聲波信號，數字示波器測量接收換能器收到的聲波信號的頻率與脈沖

周期數，并據此設置函數發生器的猝發音信號頻率與周期數。

5）在校準范圍內均勻選取不少于5個校準點，測深儀在每個校準點進行5次連續

測量，取其平均值，按式（3）計算該點示值誤差。

=（3）

0

????=???（4）

1500????????

0

式中：?2

——示值誤差，m；

????——測深儀的5次讀數的平均值，m；

?——激光測距儀的讀數，m；

?0——函數發生器的信號觸發延時時長，s。

7.3????????重復性

采用6.2.1中的測量值，按式（5）計算每個校準點處的重復性。取所有校準點中重

復性最大值作為校準結果。

()

=（5）

2

∑????????

?????=9（）

106

∑????=1?????

式中：??10

——重復性，m；

????——測深儀的測量值，m；

?????——10次測量平均值，m。

8校準結果??

校準結果應在校準證書上反映。校準證書應至少應包括以下信息：

a)標題：“校準證書”；

b)實驗室名稱和地址；

5

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c)進行校準的地點；

d)證書的唯一性標識（如編號），每頁及總頁數的標識；

e)委托方的名稱和地址；

f)被校準設備名稱、生產廠、型號規格及編號；

g)進行校準的日期；

h)校準所依據的技術規范的標識，包括名稱及代號；

i)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；

j)校準環境的描述；

k)校準結果及其測量不確定度的說明；

l)對校準規范的偏離、增加或減少的說明；

m)校準人員、核驗人員、證書簽發人的簽名；

n)校準結果僅對被校對象有效的聲明；

o)未經實驗室書面批準，不得部分復制證書的聲明。

9復校時間間隔

送校單位可根據測深儀的實際使用情況自主決定復校時間間隔，建議一般不超過1

年。

6

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附錄A

測深儀示值誤差測量不確定度評定示例（水槽法）

A.1測量方法

按照7.2.1中的方法，在試驗水槽中選擇40m的距離，對一臺測深儀的示值誤差進

行校準。

A.2測量模型

測深儀示值誤差的測量模型為：

=+

其中，為示值誤差，為測深儀?????10?次測量平均值，?0????????????為激光測距儀測得標準距離

值，0.21%????為聲速相對溫度變化率，?為水溫測量的誤差。?0

?1

A.3????方差和靈敏系數≈℃?????

輸入量、、互不相關，靈敏系數c()=1，c()=1，c()=0.084m/

故??0???????0???????????≈℃

=()+()+()()

2222

A.4不確定度分量的評定???????????????????0??????????????

A.4.1激光測距儀標準裝置引入的不確定度()

A.4.1.1激光測距儀示值誤差引入的不確定度?????0()

根據JJG966-2010《手持式激光測距儀檢定規程》，????1?02級手持激光測距儀在40m處

示值誤差最大允許誤差為±7.0mm，設為均勻分布，則：

7.0

()=mm=4.0mm

3

10

A.4.1.2反射板安置誤差引入的不確定度?????()

√

1）激光測距儀反射板安置誤差引入的不確定度????2?0()

激光測距儀的反射板高度約15cm，垂直度偏差控制在????21?00.5°以內，則引入的安置誤

差為：

10.5°

=×150mm×tan(×2)=0.65mm

2360°

其安置誤差引入的不確定度按均勻分布，故??1????

0.65

()==0.4mm

3

210

2）探頭反射板安置誤差引入的不確定度?????()

√

7

????22?0

JJF（鄂）104—2023

探頭的反射板高度約90cm,垂直度偏差控制在0.5°以內，則引入的安置誤差為：

10.5°

=×900mm×tan(×2)=3.93mm

2360°

其安置誤差引入的不確定度按均勻分布，故??2????

3.93

()==2.3mm

3

220

A.4.1.3激光測距儀與探頭測量軸線不平行?????引入的不確定度()

√

因激光測距儀與探頭測量軸線不平行產生誤差，假設兩者不平行度????3?0為0.5°，則由此

引入余弦誤差為：????

=40000×(1cos)=1.52mm

其安置誤差引入的不確定度按均勻分布，故??3?????

1.52

()==0.9mm

3

由此可得激光測距儀標準裝置引入的不確定度????3?0()

√

0

()=()+()+?????()+()=4.7mm

2222

A.4.2測深儀測量重復性引入的不確定度?????0?????1?0????21?0()????22?0????3?0

根據重復性試驗，測深儀單次測量標準差????1?s=9.6mm，由于為10次測量結果平均

值，故?

()=3.0mm

10

1????

A.4.3測深儀數字分辨力引入的不確定度?????()≈

√

被校測深儀數字分辨力為1cm，由此引入的不確定度????2?

()=53mm2.9mm

由重復性引入的不確定度分量大????2?于分辨力引入?√的不確定度分量，則計算合成標準不≈

確定度時()=()。

A.4.4由????水溫測量?????1引入?的不確定度()

根據數字溫度計的校準證書，溫度測量誤差小于?????????0.2℃，假設為均勻分布，則

0.2

()==0.12

3

A.5合成標準不確定度?????????℃℃

√

????

=????()+()+()()11.5mm

2222

A.6示值誤差測量擴展不確定度??????????????U?????0??????????????≈

8

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取=2，==2×11.5=23mm

????

?????????????????

9

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附錄B

測深儀示值誤差測量不確定度評定示例（模擬法）

B.1測量方法

按照7.2.2中的方法，在1000m的距離上使用模擬法對一臺測深儀進行校準。

B.2測量模型

測深儀示值誤差的測量模型為：

=

2

????????

其中，為示值誤差，為測深儀????5次測量平均值，??????為測深儀中設置的水中聲速，

=1500m/s????，為在信號發生器中設置的延遲時間。?????

B.????3方差和靈敏系數????????

輸入量、互不相關，為設定值，不具有不確定度，靈敏系數c()=1，c()=

=750?m/s????????，故：?????????????

????

?2?

=()+()

42

2????2

?????????

B.4不確定度分量的評定?????????????????

B.4.1測深儀測量重復性引入的不確定度()

根據重復性試驗，測深儀單次測量標準差????1?s=7.9mm，由于為5次測量結果平均值，

故：?

()==3.5mm

5

1????

B.4.2測深儀數字分辨力引入的不確定度????????()

√

被檢測深儀最小分度值為1cm，由此引入的不確定度：????2?

()=53mm=2.9mm

由重復性引入的不確定度分量大于分辨力引入的不確定度分量，故計算合成標準不????2?????√

確定度時()=()。

B.4.3函數發生器時基誤差引入的不確定度?????????1?()

函數發生器的相對頻率誤差不大于3×10????1（????????k=2），對于1000m的校準點，設置

?7

的傳播時間約為1.33s，故信號發生器時基誤差引入的不確定度：

10

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3×10

()=1.33×s=2.0×10s

2?7

?7

B.4.4模擬校準系統內部延遲引入????1????????的不確定度()

通過對模擬校準系統進行自發——自收實驗，在數字示波器上測得系統內部延時約????2????????

為5×10s，現有的校準方法中不對此延時進行修正，則

?6

()=5×10s

?6

B.4.5信號觸發閾值引入的不確定度????2????(????)

為了測深信號的穩定觸發，信號觸發閾值設置會較高，由此會引入觸發延時，采用????3????????

數字示波器可以測得，信號觸發延時約為1.4×10s，現有的校準方法中不對此延時

?5

進行修正，則：

()=1.4×10s

?5

故：????3????????

()=()+()+()=1.5×10s

222?5

B.5合成標準不確定度?????????????????1????????????2????????????3????????

????????

=()+()=11.8mm

42

2????2

??????????????????????????

B.6示值誤差測量擴展不確定度U

取=2，==11.8×224mm

????

?????????????????≈

11

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附錄C

校準原始記錄推薦格式

回聲測深儀校準原始記錄

委托單位設備名稱

型號規格出廠編號

生產廠商校準依據

校準日期校準地點

校準員核驗員

校準環境

校準使用主要標準器

設備名稱型號編號證書編號證書有效期

C.1外觀質量及功能檢查：

C.2示值誤差

C.2.1水槽法

1）水溫測量

測點1測點2測點3均值

水溫（℃）

????

聲速：=1482.254+3.069×(20)0.04127×(20)

2

????+2.288????×?10?×(20)?????

?43

?????

2）校準記錄

校準點12345678910均值示值誤差重復性

備注：示值誤差測量不確定度U=（k=2）.

12

JJF（鄂）104—2023

C.2.2模擬法

設置聲速

標準值測量值（m）示值誤差

（m/s）：1500

（m）（m）

延時量（ms）12345平均

備注：示值誤差測量不確定度U=（k=2）.

13

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附錄D

校準證書內頁格式

1、外觀質量及功能檢查：

2、重復性：

3、示值誤差：

校準點（m）示值誤差（m）

（盲區）

備注：示值誤差測量不確定度U=（k=2）.

以下空白

_______________________________

14

2023

（鄂）104—

JJF

JJF（鄂）104—2023

目錄

引言.................................................................（I）

1范圍...............................................................（1）

2引用文件...........................................................（1）

3術語...............................................................（1）

4概述...............................................................（1）

5計量特性...........................................................（2）

5.1示值誤差.........................................................（2）

5.2重復性...........................................................（2）

6校準條件...........................................................（2）

6.1環境條件.........................................................（2）

6.2測量標準及其他設備...............................................（2）

7校準項目和校準方法.................................................（3）

7.1外觀質量與功能檢查...............................................（3）

7.2示值誤差.........................................................（3）

7.3重復性...........................................................（5）

8校準結果...........................................................（5）

9復校時間間隔.......................................................（6）

附錄A測深儀示值誤差測量不確定度評定示例（水槽法）..................（7）

附錄B測深儀示值誤差測量不確定度評定示例（模擬法）.................（10）

附錄C校準原始記錄推薦格式.........................................（12）

附錄D校準證書內頁格式.............................................（14）

I

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回聲測深儀校準規范

1范圍

本規范適用于測深范圍小于2000m以內的單波束回聲測深儀的校準。

2引用文件

本規范引用下列文件：

GB/T27992.3-2016水深測量儀器第3部分：超聲波測深儀

JT/T571-2015水運工程回聲測深儀

凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規范。

3術語

3.1盲區blindarea

因聲程太短使測深儀探頭發射脈沖與接收脈沖相連接所形成的無法準確測到的深度

區間，一般用區間上限深度表示。

4概述

回聲測深儀（以下簡稱測深儀）是利用超聲波在水中的傳播特性和水底的反射特性

來測量水深的儀器，主要應用于江河、湖泊、水庫、港灣、淺海等水體中的水深測量。

測深儀主要由超聲波探頭（以下簡稱“探頭”）和主機兩部分組成。探頭用于超聲波

的發射和接收；主機控制探頭信號的發射、接收，并對接收信號進行分析處理。測深時，

主機向探頭發射特定頻率的脈沖電信號，經探頭轉換為聲波信號，聲波信號被水底反射

至探頭，轉換為電信號后進入主機。測深儀探頭到水底的深度根據水中聲速和超聲波信

號發射至接收的時間間隔計算。測深儀的結構示意圖如圖1所示。

1-測深儀主機；2-超聲波探頭；3-多芯電纜；4-電纜插頭。

圖1測深儀結構示意圖

1

JJF（鄂）104—2023

5計量特性

5.1示值誤差

示值誤差不超過±1%D（D為實測水深，小于5m按5m計）。

5.2重復性

重復性不超過0.3%D（D為實測水深，小于5m按5m計）。

注:校準工作不判斷合格與否，上述計量特性指標僅供參考。

6校準條件

6.1環境條件

1）水溫：5℃~40℃；

2）其它條件：校準時，校準區域不得有影響校準結果的電磁干擾。

6.2測量標準及其他設備

測量標準及設備見表1，允許使用滿足測量不確定度要求的其他測量標準及設備進

行校準。

表1測量標準及其他設備

校準方法設備名稱技術要求

1）長度≥40m，寬度及深度應滿足測深儀

試驗水槽發散角要求，或池壁做消聲處理；

2）水槽中需為清潔的淡水。

水槽法準確度等級：2級；

手持激光測距儀

測量范圍不小于水槽長度。

MPE：±0.2℃；

溫度計

測量范圍：（0~50）℃

信號頻率相對不確定度優于3×10-7（k=2）；

函數發生器具備延遲觸發功能、猝發音信號輸出功能；

模擬法頻帶寬度不小于300kHz。

上升（下降）時間＜1μs；

數字示波器

頻帶寬度不小于300kHz。

2

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7校準項目和校準方法

7.1外觀質量與功能檢查

測深儀表面涂層應牢固、均勻、不應有脫落、破損；開機檢查，測控部分應無影響

測量性能的電氣、機械故障和損傷，探頭與主機的連接應穩固可靠。

7.2示值誤差

7.2.1水槽法

當被校深度小于水槽有效長度時，采用水槽法校準。

水槽法校準裝置如圖2所示，由試驗水槽、運行導軌、軌道小車、手持激光測距儀、

激光反射板、探頭定位桿、聲反射面構成。

1-激光反射板；2-手持激光測距儀；3-探頭定位桿；4-軌道小車；5-運行導軌；

6-聲反射面；7-探頭；8-測深儀主機

圖2水槽法校準裝置示意圖

1）將探頭固定在軌道小車下方，約1/2水深處，并使探頭發射面與激光測距儀示值

起算面處于同一鉛垂面內。

2）沿小車運行方向在水槽中均勻選取3個溫度測量點，將溫度計入水至探頭同一

深度，測量水溫，按式（1）計算聲速。并將其設置入測深儀中。

=1482.254+3.069×(20)0.04127×(20)

2

?????????+2.?288×10×????(?20)（1）

?43

式中：?????

——聲速，m/s；

????——三個測點平均水溫，℃。

3????

JJF（鄂）104—2023

3）以標稱盲區為起點，0.1m步進增加探頭至聲反射面的距離，觀察測深儀示值，

找到示值穩定且滿足5.1特性的最小距離值，即為被校儀器的盲區。

4）在水槽測量范圍內，從盲區開始均勻選取不少于5個校準點，將探頭移至第一

個校準點，測量校準點至反射板距離，取10次連續測量均值作為測深儀水深示值。

5）使用手持激光測距儀測量至激光反射板的距離，作為標準水深示值。?

6）移動探頭至下一個校準點，重復上述步驟，分別讀取測深儀與手持激光測距儀示?0

值。

7）按式（2）計算各點示值誤差：

=（2）

式中：???????0

——示值誤差，m；

????——測深儀10測量平均值，m；

?——激光測距儀的讀數，m。

7.2.2?0模擬法

當被校深度大于水槽有效長度時，可采用模擬法進行校準。

模擬法校準裝置主要由函數發生器、數字示波器、聲換能器構成，其校準示意圖如

圖3所示。

耦合安裝

聲接收數字示

換能器波器

測深儀測深儀

主機探頭

聲發射函數發

換能器生器

設定延遲時長

圖3模擬法校準示意圖

1）將聲接收換能器、聲發射換能器工作面同時與探頭工作面耦合安裝，探頭與測深

儀主機連接。

2）聲接收換能器的輸出端與數字示波器的模擬輸入通道連接，數字示波器的觸發

4

JJF（鄂）104—2023

輸出端口與函數發生器的外觸發端口連接，函數發生器的輸出端口與聲發射換能器的輸

入端連接。

3）設置測深儀中的聲速為1500m/s，根據模擬校準深度設定函數發生器的信號觸

發延時。

4）探頭發射聲波信號，數字示波器測量接收換能器收到的聲波信號的頻率與脈沖

周期數，并據此設置函數發生器的猝發音信號頻率與周期數。

5）在校準范圍內均勻選取不少于5個校準點，測深儀在每個校準點進行5次連續

測量，取其平均值，按式（3）計算該點示值誤差。

=（3）