GB/T 27992.3-2016 水深测量仪器 第3部分：超声波测深仪

　　ICS 07. 060 N 93

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 27992.3—2016

　　水深测量仪器

　　第 3 部分 :超声波测深仪

　　Instrumentsforwater-depth measurement—

　　Part3:Echo sounder

　　2016-06-14发布 2017-01-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 27992.3—2016

　　前 言

　　GB/T 27992《水深测量仪器》分为四个部分 :

　　— 第 1部分 :水文测杆 ;

　　— 第 2部分 :测深锤 ;

　　— 第 3部分 :超声波测深仪 ;

　　— 第 4部分 :压力式测深仪 。

　　本部分为 GB/T 27992的第 3部分 。

　　本部分按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本部分由中华人民共和国水利部提出 。

　　本部分由全国水文标准化技术委员会水文仪器分技术委员会(SAC/TC 199/SC 1)归 口 。

　　本部分起草单位 :水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心 、水利部南京水利水文自动化研究所 、河海大学 、南京扬子水利自动化技术开发总公司 、广州市中海达测绘仪器有限公司 。

　　本部分主要起草人 :张玉成 、肖坚 、崔海英 、石明华 、廖定海 、戴建国 、陆伟佳 。

　　水深测量仪器

　　第 3 部分 :超声波测深仪

　　1 范围

　　GB/T 27992的本部分规定了超声波测深仪的产品分类及组成 、要求 、试验条件和方法 、检验规则 、标志和使用说明书以及包装 、运输和贮存 。

　　本部分适用于测量江河 、湖泊 、水库 、渠道 、海洋等水体水深的单频或双频超声波测深仪 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB 4208 外壳防护等级(IP代码)

　　GB/T 7965—2002 声学 水声换能器测量

　　GB/T 8016—2009 船用回声测深设备

　　GB/T 9359 水文仪器基本环境试验条件及方法

　　GB/T 9969 工业产品使用说明书 总则

　　GB/T 18185 水文仪器可靠性技术要求

　　GB 18523 水文仪器安全要求

　　GB/T 19677 水文仪器术语及符号

　　GB/T 19705 水文仪器信号与接 口

　　3 术语和定义

　　GB/T 19677界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　超声波测深仪 echo sounder

　　回声测深仪

　　利用超声波在水中的传播特性和反射特性来测量水深的仪器 。

　　4 产品分类及组成

　　4. 1 产品分类

　　超声波测深仪根据使用场合不同 ,可分为缆道型超声波测深仪 、船载型超声波测深仪 、手持型超声波测深仪 ;根据采用频率不同 ,可分为单频测深仪和双频测深仪 。

　　4.2 产品组成

　　超声波测深仪主要由超声换能器 、超声收发控制及数据处理装置 、通信电缆及电源等部分组成 ,通

　　GB/T 27992.3—2016

　　常具有显示记录装置和通信接 口 。

　　5 要求

　　5. 1 工作环境

　　5. 1. 1 水下工作环境

　　超声波测深仪的水下部分应能在如下工作环境下正常工作 :

　　a) 温度 :0 ℃ ~ 35 ℃ ;

　　b) 应能承受不小于 1. 5倍工作水深的水压力 。

　　5. 1.2 水上工作环境

　　超声波测深仪的水上部分应能在如下工作环境下正常工作 :

　　a) 温度 : -10 ℃ ~ 50 ℃ ;

　　b) 相对湿度 :不大于 95% 。

　　5.2 主要技术参数及要求

　　5.2. 1 量程、分辨力及盲区

　　超声波测深仪的量程 、分辨力及盲区要求应符合表 1 的规定 。

　　表 1 超声波测深仪的量程、分辨力及盲区

　　5.2.2 声电参数

　　5.2.2. 1 工作频率

　　超声波测深仪的工作频率一般采用 20 kHz~ 200 kHz。

　　5.2.2.2 波束设计

　　超声波测深仪的波束设计一般应能保证仪器稳定地进行测深 ,特别是当所在载体出现横摇 ±5°、纵摇 ±2°时 ,仪器应仍能够稳定地测深 。

　　5.2.2.3 其他声电参数

　　超声波测深仪一般应规定下列技术参数值及其误差范围 :

　　a) 功耗 ,单位为瓦特(W) ;

　　b) 发射信号频率 ,单位为千赫兹(kHz) ;

　　c) 发射脉冲宽度 ,单位为毫秒(ms) ;

　　d) 发射电功率 ,单位为瓦特(W) ;

　　e) 接收带宽 ,单位为分贝(dB,基准值 1 Hz) ;

　　f) 接收机灵敏度 ,单位为分贝(dB,基准值 1 μV) ;

　　g) 最小可检测信噪比 ,单位为分贝(dB) ;

　　h) 发射声源级 ,单位为分贝(dB,基准值 1 μPa · m) ;

　　i) 接收指向性指数 ,单位为分贝(dB) ;或接收波束宽度 ,单位为度(°) 。

　　5.2.3 测量误差

　　在测 量 范 围 内 , 在 常 温 静 水 施 测 条 件 下 , 工 作 频 率 为 高 频 的 , 普 通 测 深 仪 的 测 量 误 差 应 不 大 于2 cm+0. 1%D ,精密测深仪的测量误差应不大于 1 cm+0. 1%D;工作频率为低频的 ,普通测深仪的测量误差应不大于 20 cm+0. 1%D ,精密测深仪的测量误差应不大于 10 cm+0. 1%D。

　　注 1: D 是指所测深度 ,单位为厘米(cm) 。

　　注 2: 高频通常指工作频率在 200 kHz左右 ,低频通常指工作频率为 20 kHz~ 50 kHz。

　　5.2.4 重复性

　　重复性误差应小于测量误差的 0. 5倍 。

　　5.2.5 外观

　　5.2.5. 1 水下部分应尽量采用流线型 。

　　5.2.5.2 仪器表面应光洁 、无脱漆 、无锈蚀 ,换能器粘结面应牢固 、无脱落现象 。

　　5.2.5.3 各部分连接应牢固 ,紧固件应无松动 、缺损等现象 。

　　5.2.5.4 电缆应无折痕和断裂现象 。

　　5.2.5.5 显示部分应便于观读 ,应能直接提供水深数据 。

　　5.2.5.6 仪器应便于安装 、调整 、使用和维修 。

　　5.2.6 电源

　　5.2.6. 1 缆道型超声波测深仪

　　供电电源应满足以下要求 :

　　a) 水下部分采用电池供电 ,可选电压 6 V、12V、18V、24V,推荐 12V,允许偏差 -10% ~ 20% ;

　　b) 水上部分可采用交流供电 , 电源电压为 220V,允许偏差 ±20% ,频率 50 Hz,允许偏差 ±5% 。

　　5.2.6.2 船载型超声波测深仪

　　供电电源可用电池或交流电源 :

　　a) 电池 ,可选电压 :12V、24V,推荐 12V,允许偏差 -10% ~ 20% ;

　　b) 交流供电 , 电源电压为 220V,允许偏差 ±20% ,频率 50 Hz,允许偏差 ±5% 。

　　5.2.6.3 手持型超声波测深仪

　　供电电源采用电池 ,可选电压 :6 V、9 V、12V等 ,允许偏差 -10% ~ 20% 。

　　5.2.6.4 安全要求

　　5.2.6.4. 1 在接通电源时仪器应有指示标志 。交流供电的 ,其机壳上应设置一个专用接地柱 ,并应加以标识 。

　　5.2.6.4.2 仪器应有防止过电流 、过电压 、电源瞬变和偶然极性或相序错误的保护装置 。

　　5.2.6.4.3 其他安全方面应满足 GB 18523的规定 。

　　5.2.7 信号电缆

　　对于船载型和手持式超声波测深仪 ,超声换能器与主机之间 ,应采用专用电缆连接 ,且应满足以下要求 :

　　a) 船载型 :超声换能器与主机之间的信号传输能力应不小于 20 m ;

　　b) 手持式 :超声换能器与主机之间的信号传输能力应不小于 5 m。

　　5.2. 8 绝缘电阻

　　机壳与交流电源线之间绝缘电阻应不小于 10 MΩ。

　　5.2.9 抗电强度

　　采用交流 220V供电的超声波测深仪 , 在交流电压输入回路与机壳之间施加 1 500 V 电压 ,历时1 min,应保证不出现击穿和飞弧现象 。

　　5.2. 10 抗电磁干扰

　　超声波测深仪应具有较强的抗电磁干扰性能 。

　　5.2. 11 外壳防护

　　超声波测深仪水上部分的外壳防护应能达到 IP56防护等级的要求 。

　　5.2. 12 信号及接口

　　应满足 GB/T 19705的规定 。

　　5.2. 13 声速校正

　　超声波测深仪应具备声速校正功能 。

　　5.2. 14 机械环境适应性

　　应能适应运输 、装卸 、搬运以及现场运行过程中可能出现的振动 、自 由跌落等情况 。

　　5.2. 15 可靠性

　　超声波测深仪的可靠性特征量以可靠度 R(1 000) 表示 , 即在满足仪器正常维护条件下 ,其可靠度R(1000)应大于 0. 95。

　　6 试验条件和方法

　　6. 1 试验条件

　　6. 1. 1 试验环境条件

　　试验环境条件应满足以下要求 :

　　a) 温度 :0 ℃ ~40 ℃ ;

　　b) 相对湿度 :不大于 95% 。

　　6. 1.2 仪器仪表和测量装置

　　检验所用的仪器仪表和测量装置应符合如下要求 :

　　a) 检验所用的仪器仪表及测量装置 ,应定期计量 、检定合格 ,精度应满足被测量值精度要求 ,并在有效期内使用 ;

　　b) 声学测量用测试设备应符合 GB/T 7965—2002中的 6. 3要求 ;

　　c) 自制的仪器仪表及测量装置应通过鉴定或鉴定合格 ,定期计量 ,并在有效期内使用 。

　　6.2 试验要求

　　6.2. 1 超声波测深仪应在专用测试台上进行试验 ,该试验台应能固定换能器 。

　　6.2.2 超声波测深仪可以在流速仪检定水槽进行试验 ,用水槽的水体长度模拟水深 。水槽长度 、宽度和深度应符合试验条件 ,宽度与长度的匹配应使试验时声路不触及与声波发射指向平行的侧壁 ,底部和侧壁应光滑平整 。

　　6.2.3 试验台或水槽的测量深度(长度)宜达到 100 m ,纵横比应使得测深仪发射声波波瓣的旁侧不触及台或池壁 ;否则 ,所有非试验反射面均应安装吸声材料并保证不产生反射 。

　　6.2.4 反射界面可以是测试水池的底或侧壁 ,反射面应具有中等反射系数 。换能器和反射界面之间的真实距离应能够调节和精确测定 。

　　6.2.5 将换能器以正常方式安放在测试水池中 ,使它的声轴垂直地朝向回波的反射界面 。

　　6.2.6 测试时 ,声路应不能受到干扰 。

　　6.2.7 测试过程中不得对被测试的超声波测深仪进行声速 、吃水 、发射脉宽调整 。

　　6.3 试验方法

　　6.3. 1 工作环境

　　按 GB/T 9359规定的方法进行试验 。

　　6.3.2 盲区

　　根据 5. 2. 1规定的盲区指标 ,超声波测深仪以浅水量程工作 ,并使用与该量程配合的最长脉宽 , 调节换能器与反射界面之间的距离 ,从小逐渐增大 ,直到反射的回波能分清楚并清晰地显示出来 。测出换能器与反射界面之间的真实距离 , 即为盲区 。

　　6.3.3 最大可测水深

　　超声波测深仪的最大可测水深一般在定型时通过优值的计算确定 ,计算结果应符合表 1 中测量范围上限值的要求 。计算出的优值应大于仪器使用时遇到的信号损失 ,计算方法参见 GB/T 8016—2009的附录 C。 当设备的参数值及其误差足以保证优值得到满足时 ,型式检验中可不重复计算 。

　　6.3.4 测量误差

　　6.3.4. 1 按 6. 2 的规定 ,在 100 m 量程范围内 , 当量程不大于 20 m 时 , 比测点每米取 1 个 ,分别记录每个测试点的标准水深和被测试超声波测深仪的水深测量输出值 ,计算差值 ; 当量程大于 20 m 时 , 比测点每 5 m 取 1个 ,分别记录每个测试点的标准水深和被测试超声波测深仪的水深测量输出值 ,计算差值 ;均取其中最大者 。

　　6. 3.4.2 当量程大于 100 m 时 ,如试验台或水槽测试无法满足可靠测试的要求 ,也可用鉴定合格的回波模拟器进行考核 。

　　6.3.5 重复性

　　按 6. 2 的规定 ,在不大于 100 m 量程内 ,选择某一水深测点 ,在相同的工作条件下 ,保持水深测点不变 ,共进行不少于 30次重复测试 ,记录被测试超声波测深仪的各次水深测量输出值并按式(1)计算 。此试验应在不同水深测点上重复进行 3 次 ,取最大值 。

　　s ( 1 )

　　式中 :

　　xi — 第 i 次测量的结果 ;

　　—

　　x — 不少于 30次测量结果的算术平均值 ;

　　n — 每个水深测点上的测试次数 ,在本部分中 n≥30。

　　6.3.6 外观

　　目测 。

　　6.3.7 其他声电参数

　　按 GB/T 8016—2009中 5. 10~ 5. 18规定的方法进行试验 ;精密测深仪应按 GB/T 7965—2002规定的方法进行试验 。

　　6.3. 8 电压拉偏

　　用调压器将工作状态下的额定电压拉偏至最大允许偏差值 ,进行 6. 3. 4 的试验 。

　　6.3.9 绝缘电阻

　　用 500V兆欧表测量交流电源端子与机壳之间的绝缘电阻 。

　　6.3. 10 抗电强度

　　用耐压测试仪 ,缓慢地将电压升到 1 500V,并保持 1 min,检查是否有击穿和闪弧现象 。

　　6.3. 11 抗电磁干扰

　　宜按 GB/T 17626. 8规定的方法进行试验 。一般情况下也可采用 600W 以上手电钻在处于工作状态下的超声波测深仪旁 25 cm 处连续进行开关操作 10次 , 每次持续 1 min,检查超声波测深仪的数据采集和数据接收是否正确无误 。

　　6.3. 12 密封性

　　6.3. 12. 1 将超声波测深仪水下部分放入压力容器中 ,施加规定的水压力 ,保持 30 min,检查是否有漏

　　水 、渗水现象 。

　　6.3. 12.2 超声波测深仪水上部分的外壳防护等级试验按 GB 4208规定的方法进行试验 。

　　6.3. 13 机械环境适应性

　　6.3. 13. 1 振动

　　在包装和非包装状态下 ,设置振动系统的扫频振动频率为 10 Hz~ 150 Hz~ 10 Hz、扫 频 速 度 为1倍频程/min、加速度为 2g,进行 2个周期/单轴的振动试验 。试验后包装箱不变形 、不开裂 ,受试样品不应有变形 、松脱及损伤 ,检查功能是否正常 。

　　6.3. 13.2 自 由跌落

　　在包装状态下 ,选取跌落高度为 30 cm , 以 自 由落体方式跌落在平整坚硬的混凝土面或钢面上 ,跌落次数为 3 次 ,试验后包装箱不变形 、不开裂 ,开箱后受试样品不应有变形 、松脱及损伤 ,检查功能是否正常 。

　　6.3. 14 可靠性

　　可靠性试验可按 GB/T 18185的规定进行 。

　　7 检验规则

　　7. 1 检验分类

　　检验分为出厂检验和型式检验 。

　　7.2 出厂检验

　　7.2. 1 批量生产的超声波测深仪 ,应逐台进行出厂检验 。

　　7.2.2 出厂检验项目包括 5. 2. 1、5. 2. 2. 3、5. 2. 3、5. 2. 5 和 5. 2. 8。

　　7.2.3 每台超声波测深仪检验合格后 ,应签发产品检验合格证后方可出厂 。

　　7.3 型式检验

　　7.3. 1 有下列情况之一时 ,应进行型式检验 :

　　a) 新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定 ;

　　b) 正式批量生产后 ,如结构 、材料 、工艺等有较大改变 ,可能影响产品性能时 ;

　　c) 正常生产时 ,定期或积累一定产量后 ,应周期性进行一次检验 ;

　　d) 产品停产两年后恢复生产时 ;

　　e) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时 ;

　　f) 国家质量技术监督机构提出进行型式检验要求时 。

　　7.3.2 型式检验项目为第 5 章除可靠性以外的全部要求项 目 ,可靠性不作为型式检验项 目 , 可通过专项试验进行 。

　　7.3.3 型式检验的样品应从经出厂检验合格的产品中随机抽取 ,一般数量为 3 台 ,少于 3 台时应全部检验 。

　　7.3.4 在型式检验中 ,若有两台或两台以上不合格时 ,则判该批型式检验不合格 ;若有一台不合格时 ,则应加倍抽样进行不合格项目复检 ,其后仍有不合格时 ,则判该批型式检验不合格 ;若全部检验合格 ,剔除样品中不合格品后 ,该批型式检验产品应判为合格 。

　　7.3.5 经过型式检 验 的 超 声 波 测 深 仪 需 要 更 换 易 损 件 时 , 应 在 更 换 后 再 进 行 出 厂 检 验 , 合 格 后 方 能

　　出厂 。

　　8 标志和使用说明书

　　8. 1 标志

　　8. 1. 1 产品标志

　　超声波测深仪应在其显著部位设有铭牌 ,并清晰标明以下内容 :

　　— 产品名称及型号 ;

　　— 生产厂家及商标 ;

　　— 出厂编号及日期 。

　　8. 1.2 包装标志

　　外包装箱的表面应标志以下内容 :

　　— 仪器型号及名称 ;

　　— 制造厂名 ;

　　— 制造厂地址 ;

　　— 仪器数量 ;

　　— 箱体尺寸(mm×mm×mm) ;

　　— 净重或毛重(kg) ;

　　— 运输作业安全标志 ;

　　— 生产许可证编号 ;

　　— 执行标准号等 。

　　8.2 使用说明书

　　应满足 GB/T 9969的规定 。

　　9 包装、运输和贮存

　　9. 1 包装

　　9. 1. 1 包装箱应经济 、美观 、坚实可靠 。

　　9. 1.2 换能器和主机应分箱或分格包装 ,有衬垫措施 ,保证箱内零 、部件不互相碰撞 、摩擦 。

　　9. 1.3 包装箱间隙内应填入干燥 、柔软材料 ,应有防潮 、防尘 、防震等防护措施 。

　　9. 1.4 包装时 ,周围环境及包装箱内应清洁 、干燥 。

　　9. 1.5 随同装箱的技术文件应有装箱单 、产品合格证 、使用说明书等 。

　　9.2 运输

　　包装好的超声波测深仪应能适应各种运输方式 。

　　9.3 贮存

　　9.3. 1 应贮存在干燥 、通风 、防晒和无化学物质侵蚀的室内环境中 。

　　9.3.2 应能在 -40 ℃ ~ 60 ℃温度 、相对湿度不超过 90%的环境中贮存 。