《侧扫声纳（征求意见稿）》编制说明

中华人民共和国交通运输部部门计量检定规程

侧扫声呐计量检定规程

编制说明

（征求意见稿）

规程起草组

2018年6月

一、任务来源

根据交科技函[2017]412号“交通运输部关于下达2017年交通运输标准化计

划的通知”，由交通运输部天津水运工程科学研究所负责中华人民共和国交通运

输部部门计量检定规程《侧扫声呐》的制定工作，计划编号：JJG2017-13。

二、项目背景

侧扫声呐是运用水下底物对拖鱼换能器两侧入射声波反向散射的原理来探

测海底形态和目标，直观地提供海底声成像的一种设备，在水运工程、水下救捞、

港口建设及航道疏浚、海底目标探测（如探测沉入海底的船舶、飞机、导弹以及

鱼雷等）、海洋测绘、海洋资源开发等方面有广泛应用。制定侧扫声呐计量检定

规程有利于为行业提供精确的水下声呐图像和底质分类资料，为直观判断水下各

种地貌和障碍物等提供规范的技术依据。

目前我国尚未制定侧扫声呐的国家计量检定规程，因此急需开展侧扫声呐部

门检定规程的制定工作，为交通水运行业侧扫声呐的生产和使用提供更为准确、

可靠的技术支撑。侧扫声呐现已列入交通运输部《水运工程检测仪器设备计量管

理目录》中，为加强计量监督管理，有必要开展侧扫声呐计量检定规程制定工作。

侧扫声呐，在水运工程领域有着广泛的应用。同时，该仪器作为检测设备，

可以应用于海洋、水利、测绘等多个领域的水下探测。侧扫声呐的量值溯源，是

对侧扫声呐的工作频率、波束宽度、分辨力、鉴别阈等性能进行溯源，不局限于

水运工程领域，其他专业可以参考本规程开展侧扫声呐的量值溯源工作。规程的

技术参数来源，主要为对应的行业标准，为了与标准相一致，规程的名称修改为

JJG（交通）XXX-XXXX《侧扫声呐》。

三、编写过程

2017年6月，编写《侧扫声呐计量标准研究》任务书和《水运工程侧扫声

呐》规程草案，签订合同，并成立规程起草组；

2017年7月~2017年12月，对侧扫声呐的生产单位、科研单位和使用单位

进行全面的调研，汇总调研结果。对侧扫声呐计量技术指标与量值溯源方法研究，

制定技术方案和量值溯源路线。

2018年1月~2018年5月，广泛收集了国内外侧扫声呐的研究单位、生产单

位、使用单位以及相关资料，就规程中关键技术指标进行试验分析与验证，第一

1

编写人完成征求意见稿初稿，组织编写组进行内部讨论，明确需要进一步通过试

验进行验证的计量要求和检定方法等技术内容，结合水运工程测量技术的实际需

求和相关专家学者的建议进行编制，形成了《侧扫声呐》部门计量检定规程征求

意见稿。

四、编写依据

本规程是主要依据JJF1002-2010《国家计量检定规程编写规则》进行编写，

并在编写中参考了以下有关文件：

JJF1001-2011《通用计量术语及其定义》

JJF1002-2010《国家计量检定规程编写规则》

JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》

JJF1034-2005声学计量名词术语及定义

JTS131-2012水运工程测量规范

IHO海道测量规范

GB18523水文仪器安全要求

GB/T7965-2002声学水声换能器测量

五、主要内容

按照JJF1002-2010《国家计量检定规程编写规则》要求，本规程包括七个

章节和三个附录：1范围、2引用文件、3术语、4概述、5计量性能要求、6通

用技术要求、7计量器具控制，以及附录A检定原始记录表，附录B检定结果

通知书内页格式，附录C检定证书内页格式。

（1）范围

本规程适用于侧扫声呐的首次检定、后续检定和使用中检查。本节内容遵循

已发布水运工程相关的交通运输部部门计量检定规程编写格式，如JJG（交通）

139-2017《多波束测深仪浅水》、JJG（交通）140-2017《水运工程浅地层剖面

仪》、JJG（交通）032-2015《水运工程回声测深仪》等。

（2）引用文件

2

本规程引用文件汇总如下：

GB/T7965-2002声学水声换能器测量

JJF1034声学计量名词术语及定义

JT/TXXXX-XXX侧扫声呐

本规程引用了GB/T7965-2002《声学水声换能器测量》中关于波束宽度测

量的有关内容；除给出的术语定义，文中关于侧扫声呐的专有名词在JJF1034《声

学计量名词术语及定义》均有定义，因此将其作为规范性引用文件；JT/T

XXXX-XXX《侧扫声呐》是与本规程同步起草编制的交通运输行业标准，其中

试验方法等主要技术内容与本规程一致。

（3）术语

本部分给出的术语和定义，主要引用于由全国科学技术名词审定委员会公布

的《测绘学名词（第三版）》和JJF1001-2011《通用计量术语及定义》。

侧扫声呐side-scansonar：主动声呐与航向正交的固定声束对海底扫描，

并记录出海底形状的一种声呐设备。

拖鱼towfish：由测量船牵引的测量仪器的传感器。例如侧扫声呐、海洋

磁力仪的拖曳装置。

声呐图像sonarimage：简称“声图”。用侧扫声纳对海底进行扫描探测

所获得的二维影像。

声呐判读interpretationofechograms：根据声呐扫海获得的二维声图，概

略判读目标的高度、大小、性质和位置的工作。

分辨力resolution：引起相应示值产生可察觉到变化的被测量的最小变

化。

本部分关于侧扫声呐距离分辨力的定义：引起侧扫声呐图像上距离产生可察觉到变化的

实地距离的最小变化。在此说明，本规程文件中使用术语“距离分辨力”是针对侧扫声呐而

言的，为了规范文件的简明性，不再加“侧扫声呐”主语限定。

鉴别阈discriminationthreshold：引起相应示值不可检测到变化的被测量

值的最大变化。

本部分关于侧扫声呐鉴别阈的定义：引起侧扫声呐图像上不可检测到变化的被测立方特

3

征物的最大尺寸。本规程文件中使用术语“鉴别阈”是针对侧扫声呐而言的，为了规范文件

的简明性，不再加“侧扫声呐”主语限定。

（4）概述

经过广泛搜集相关资料文献，深入调研产品生产单位和使用单位，明确了侧

扫声呐组成，阐释了侧扫声呐的工作原理，介绍了侧扫声呐的用途。格式依据为

JJF1002-2010《国家计量检定规程编写规则》。

侧扫声呐主要由甲板系统和拖鱼系统组成，其中甲板系统包括记录器、声呐

处理器、声呐接收机、甲板电缆、滑环、电缆绞车等主要部分；拖鱼系统包括尾

翼、电子水密舱、收发换能器线阵、拖钩、拖缆等主要部分。侧扫声呐依靠测量

船沿航迹线向前移动即完成对船两侧带形海底的扫描，通过显示器或硬拷贝可得

到这条带宽度内二维海底的伪彩色或黑白声图，可以显示出海水中和海底的物体

轮廓和海底的地貌，其构成与工作示意见图1。侧扫声纳的换能器线阵向拖鱼两

侧发出扇形声波波束，可以使声波照射拖鱼两侧各一条狭窄的海底，这一条海底

各点的回波依距离换能器远近的不同先后返回到换能器，经换能器进行声电转换

形成一个强弱不同的脉冲串，这个脉冲串各处的幅度高低包含了对应海底的起伏

和底质的信息，其回波数据成像原理示意见图2。侧扫声呐在水下救捞、港口建

设及航道疏浚等水运工程领域以及海底目标探测（如沉入海底的船舶、飞机等）、

海洋测绘、海洋资源开发等方面有广泛应用。

4

1

2

4

3

5

图1侧扫声呐系统构成与工作示意图

1——工作站；2——拖曳电缆；3——拖鱼；4——条带宽度；5——航迹线。

1

2

3

图2侧扫声呐回波信号成像原理示意图

1——换能器；2——声波波束；3——回波脉冲。

（5）计量性能要求

①示值误差

工作频率与波束宽度示值误差要求见表1。

表1示值误差

5

测量参数最大允许误差

工作频率±0.03%

平行航迹线方向±0.1o

波束宽度

垂直航迹线方向±2o

平行航迹线方向±1%

距离分辨力

垂直航迹线方向±0.1%

产品计量性能的提出主要依据多种国内外现有产品的技术参数（见表2）、

参考标准、征求意见、专家咨询、试验结果，并结合了目前水运工程应用需求和

实际测量水平以及国内自主研发产品的技术水平。

表2几种常见侧扫声呐的主要性能参数

仪器型号工作频率距离分辨力波束宽度

垂直航迹垂直航迹

120kHz：8cm

方向分辨方向波束50o

410kHz：2cm

力宽度

EdgeTech120kHz

4200FS/410kHz120kHz：200m量程

沿航迹方

沿航迹方为2.5m120kHz：1.26o

向波束宽

向分辨力410kHz：100m量程410kHz：0.4o

度

为0.5m

垂直航迹垂直航迹

方向分辨/方向波束40o

100力宽度

Klein3000kHz/500

沿航迹方

kHz沿航迹方100kHz：0.7o

/向波束宽

向分辨力500kHz：0.2o

度

垂直航迹

方向分辨38m量程时：10cm

Klein5000455kHz力沿航迹方向波束宽度：0.4o

沿航迹方

（7.5~30）cm

向分辨力

沿航迹方向

1o

波束宽度

C3D-LPM200kHz垂直航迹方向分辨力：4.5cm

垂直航迹方

100o

向波束宽度

400kHz：

400kHz/900沿航迹方向0.3o

iSide4900L1.25cm

kHz波束宽度900kHz：

0.2o

6

仪器型号工作频率距离分辨力波束宽度

垂直航迹方

45o

向波束宽度

100kHz：

垂直航迹方向分100kHz：4cm沿航迹方向1.0o

辨力400kHz：1cm波束宽度400kHz：

100kHz/4000.25o

Geoside1400

kHz100kHz：2%

沿航迹方向分辨×量程垂直航迹方

50o

力400kHz：0.4%向波束宽度

×量程

②鉴别阈

根据不同测区的准确度要求，将侧扫声呐鉴别阈分为3个等级。

一等

侧扫声呐拖鱼在7m水深，垂直航迹线方向25m水平距离内，能有效鉴别

不小于10cm×10cm×10cm的目标块。

二等

侧扫声呐拖鱼在7m水深，垂直航迹线方向25m水平距离内，能有效鉴别

不小于20cm×20cm×20cm的目标块。

三等

侧扫声呐拖鱼在7m水深，垂直航迹线方向25m水平距离内，能有效鉴别

不小于50cm×50cm×50cm的目标块。

鉴别阈是衡量侧扫声呐性能最为直观的技术指标。《IHO海道测量规范》把

测量分为四个等级，其中特等和一等海道测量属于水运工程检测设备应用范畴，

因此以特等和一等海道测量为参考约束标准，对侧扫声呐产品计量性能指标提出

更为严格的技术要求。规范要求特等测量中侧扫声呐应能分辨出1m3的底物特

征，这里lm3底物即是对侧扫声呐等水下探测设备的鉴别阈要求；一等测量要求

侧扫声呐必须保证能分辨出40m深度内大于2m3的底物特征，或水深超过40m

时，大于深度10％的物体、规程起草组通过开展各项指标的测试方法试验，结

合国内外现有相关技术标准，根据征求意见和专家咨询结果，考虑国内外现有测

波仪产品的性能指标，对工作频率、波束宽度、距离分辨力和鉴别阈等4项计量

7

性能提出规程中的具体要求。

（6）通用技术要求

①外观

综合水下声学设备工作环境，生产单位和使用单位针对测波仪的外观要求，

并参考JJG（交通）139-2017《多波束测深仪浅水》等相关技术内容，确定本规

程中侧扫声呐外观的要求。

“侧扫声呐表面涂覆层应牢固、均匀，不应有脱落、划伤、锈迹、水中生物

附着等。”

②铭牌

依据近期已发布交通运输部部门计量检定规程中水运工程相关检定规程“铭

牌”固有要求起草本部分内容。“侧扫声呐应有清晰的铭牌，标有产品名称、型

号、生产厂家、出厂编号及出厂日期等。”

（7）计量器具控制

①检定条件

检定环境条件的规定主要考虑温度与湿度环境应能保证侧扫声呐检定试验

过程的正常进行。同时依据GB/T9359.9-2016水文仪器基本环境试验条件及方法，

以及参考已发布水文监测仪器类检定规程的相关要求，起草本部分内容。

②检定装置

检定设备及技术要求见表3。

表3检定设备及技术要求

试验设备技术要求编制依据

试验水槽尺寸应能满足水声仪

器声学指标检测的远场条件，

通过调研国内现有消声水池尺

寸，宽深比基本为3:2。试验中

水池有效尺寸长度不小于30m，宽度不

试验水池不仅需要将侧扫声呐沿长边匀

小于12m，深度不小于8m

速运动，还需要沿宽边运动来

提高不同维度的测量范围。综

上提出以上试验水池尺寸要

求。

8

试验设备技术要求编制依据

水池应能满足水声仪器声学指

标检测的自由场或近似自由场

水池边壁敷设消声材料条件，保证侧扫声呐的发射与

接收波束在其测量范围内不受

其他侧壁的混响干扰。

试验行车位于试验水池之上，应配有回

转/升降装置，可用于安装侧扫声呐拖鱼

和标准水听器，并且可以精确控制二者

试验行车试验论证

之间的角度和距离

角度控制最大允许误差±0.1o

位移控制最大允许误差±0.5cm

声速剖面仪最大允许误差为±0.2m/s为侧扫声呐提供标准声速

频率范围0.1MHz~2.5MHz，扩展不确标准水听器频率范围应高于被

标准水听器

定度U=0.9dB（k=2）检侧扫声呐工作频率。

根据奈奎斯特定理，在进行模

拟/数字信号的转换过程中，当

采样频率大于信号中最高频率

最高采样频率为10MSa/s，电压测量不的2倍时，采样之后的数字信