便携式超声波测深仪校准

一、总则

为确保便携式超声波测深仪的测量数据准确可靠，保障水下地形测绘、航道勘测及水文测验中水深数据的有效性，依据国家计量检定规程及相关技术标准，制定本校准规范。本规范适用于基于脉冲回声原理的便携式超声波测深设备的定期校准与现场核查工作。

二、校准依据

《超声波测深仪检定规程》（JJG 882）

《水文仪器基本参数及通用技术条件》（GB/T 15966）

《水道观测规范》（GB/T 50159）

《海洋调查仪器通用技术条件》（GB/T 12763）

设备制造商提供的技术说明书及出厂检定证书

三、校准周期

便携式超声波测深仪的常规校准周期为每12个月一次。

出现以下情况时，应及时安排校准：

设备遭受强烈撞击或跌落

更换换能器或主控电路

测量结果连续出现异常跳变或盲区扩大

长时间存放后重新投入使用

野外作业超过300小时

四、校准前准备

4.1 环境条件确认

实验室校准应在环境温度10℃至30℃、无强振动、无强电磁干扰的条件下进行。校准水域应选择水深不小于2 m、底部平坦、无密集悬浮物的静水区域。现场校准应避开船只通航频繁、水流湍急或有明显波浪的区段。

4.2 工具与标准器

标准距离块或标准反射靶（精度不低于±0.1 mm）

经检定的钢卷尺或激光测距仪（精度不低于±1 mm）

标准水温计（分辨率0.1℃）

标准声速仪（精度不低于±0.1 m/s，用于声速比对）

数字多用表（用于电信号检测）

校准专用软件及数据接口线

清洁工具（软布、脱脂棉、无水乙醇）

4.3 设备外观及功能检查

校准前应对设备及配件进行检查，确认以下内容：

换能器发射面无划痕、无气泡附着、无涂层脱落

电缆连接牢固，插头针脚无弯曲或氧化

主机屏幕显示清晰，按键或触控操作响应正常

电池电量不低于50%，或已连接稳压电源

设备外壳密封完好，防水等级标识清晰

配套支架、卷尺、测杆等附件齐全且无变形

五、校准流程

5.1 换能器外观与耦合检查

使用放大镜检查换能器发射面，确认无裂纹、无凹坑。用无水乙醇擦拭表面，去除油污和氧化层。对于需配合耦合剂使用的探头，在校准前涂抹适量医用超声耦合剂，排除空气间隙。

5.2 声速参数验证

超声波在水中的传播速度随水温、盐度和压力变化。校准前应使用标准声速仪测量校准水域的实际声速，与仪器内置声速值或手动输入值进行比对。声速偏差超过±1.0 m/s时，应以实测声速值为准重新设定仪器参数。

常用淡水声速近似计算公式：

c =  1402.5 +  5.03T −  0.058T 2 +  0.00022T 3

其中， c为声速（m/s）， T为水温（℃）。该公式适用于0℃至30℃的淡水环境。

5.3 标准距离模拟校准

5.3.1 固定距离法

在实验室内，将换能器固定于支架上，正对标准距离块或反射靶，两者之间充满水介质。依次设定多个已知距离（覆盖仪器测量范围的10%至100%），记录仪器显示的测深值。每个距离点连续测量不少于5次，取算术平均值。

测量误差计算公式：

E i  =  H mi  −  H si

δ i  =    H si    E i    ×  100%

其中， E i 为第i个测点的绝对误差（m）， H mi 为仪器测量平均值， H si 为标准距离值， δ i 为相对误差。

5.3.2 可变距离法

利用精密位移台改变换能器与反射靶之间的距离，在仪器全量程范围内选取不少于7个均匀分布的距离点进行测试。记录各点的仪器示值与标准位移值，绘制误差分布曲线。

5.4 盲区测试

逐步减小换能器与反射靶之间的距离，记录仪器能够稳定显示测深值的最小距离。该值即为实际盲区距离。实际盲区不应大于设备技术规格标注的标称盲区值。

5.5 分辨率验证

在标准距离固定的条件下，微调位移台使距离变化量为仪器标称分辨率的1倍、2倍和5倍，确认仪器能够区分各次变化并正确显示对应数值。分辨率验证应在仪器常用量程的中段进行。

5.6 现场比对校准

在已知深度的标准水域（如检定水槽、试验水池或水深经精密测量的天然水域），将仪器测得的水深值与以下任一标准方法进行比对：

经检定的测深锤或测深杆直接测量值

全站仪或RTK-GNSS配合水位计推算的水深值

同水域已校准的更高精度测深设备的测量值

现场比对的测点数量不少于5个，覆盖浅水区、中水区和深水区。每个测点连续测量不少于3次，取平均值与标准值对比。

5.7 数据记录与通信校验

校准过程中同步检查以下项目：

屏幕显示的深数值是否稳定刷新

测量数据是否按设定间隔自动存储

通过数据接口导出时文件格式是否正确

电池电量指示是否与实测电压一致

内置温度传感器读数是否与标准水温计一致

六、校准结果判定

根据上述各项测试结果，综合判定校准结论：

判定项目	合格指标
标准距离测量绝对误差	≤ ±0.01 m（量程≤10 m时）或≤ ±0.1% FS（量程＞10 m时）
相对误差	≤ ±1.0%
盲区距离	≤ 标称盲区值
分辨率	符合产品技术规格
声速设定偏差	≤ ±1.0 m/s
温度读数误差	≤ ±0.5℃
数据通信与存储	完整无误

全部项目符合指标要求的，判定为校准合格；任一项超差的，判定为不合格，需进行检修、参数重置或更换换能器后重新校准。

七、校准记录与报告

每次校准应填写《便携式超声波测深仪校准记录表》，内容包括：

设备编号、型号、序列号、换能器编号

校准日期、操作人员、校准地点

环境参数（水温、气温、水质简述）

标准器名称、编号及检定有效期

声速测量值与设定值

各校准点的标准距离与测量值原始数据

盲区测试结果

现场比对数据（如有）

计算结果与判定结论

备注事项（设备异常、参数调整等情况说明）

校准记录应归档保存，保存期限不少于设备使用年限的两倍。校准合格后签发校准证书，注明有效期及下次校准时间。

八、注意事项

校准前必须清洁换能器发射面，任何污渍或气泡都会引起声波衰减和测量偏差。

实验室校准用水应使用静置除气的自来水或蒸馏水，避免水中气泡散射声波信号。

换能器与反射靶的表面应相互平行，偏角不应超过±2°，否则会产生声波反射损失和方向偏差。

现场校准时应选择水面平静的时段，风力超过4级或浪高超过0.15 m时应暂停校准。

校准过程中应避免用手直接接触换能器发射面，人体靠近可能引入杂散反射信号。

校准完成后应将设备关机，用干布擦干换能器和电缆，换能器应套上保护帽后放入专用包装箱内。

若校准中发现固件版本过旧，应在校准完成后升级至最新版本并重新验证关键参数。