资料介绍
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF 2371—2026
浅水多波束测深仪校准规范
Calibration Specification for Multi‑beam Echo Sounders of Shallow Water
2026‑01‑24 发布 2026‑07‑24 实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布
JJF 2371—2026
浅水多波束测深仪校准规范
Calibration Specification for Multi‑beam Echo Sounders of Shallow Water
归 口 单 位： 全国水运专用计量器具计量技术委员会
主要起草单位： 交通运输部天津水运工程科学研究所天津大学
参加起草单位： 中国计量科学研究院
长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局武汉华测卫星技术有限公司
本规范委托全国水运专用计量器具计量技术委员会负责解释
JJF 2371—2026
本规范主要起草人：
韩鸿胜(交通运输部天津水运工程科学研究所)
柳义成(天津大学)
张明敏(交通运输部天津水运工程科学研究所)
窦春晖(交通运输部天津水运工程科学研究所)参加起草人：
王 敏(中国计量科学研究院)
解祥成(长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局)卢兴海(武汉华测卫星技术有限公司)
JJF 2371—2026
目 录
引言 ( Ⅱ )
1 范围 ( 1 )
2 引用文件 ( 1 )
3 术语 ( 1 )
4 概述 ( 1 )
5 计量特性 ( 2 )
5.1 水深示值误差 ( 2 )
5.2 水深测量重复性 ( 2 )
5.3 有效条带宽度相对误差 ( 2 )
5.4 波束宽度误差 ( 2 )
5.5 扇区开角误差 ( 2 )
5.6 发射声源级误差 ( 2 )
6 校准条件 ( 2 )
6.1 环境条件 ( 2 )
6.2 测量标准及其他设备 ( 2 )
7 校准项目和校准方法 ( 3 )
7.1 校准项目 ( 3 )
7.2 校准方法 ( 3 )
8 校准结果表达 ( 6 )
9 复校时间间隔 ( 7 )
附录 A 校准记录格式 ( 8 )
附录 B 校准证书内页格式 ( 10)
附录 C 测量不确定度评定示例 ( 13)
Ⅰ
JJF 2371—2026
引 言
JJF 1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》、 JJF 1001—2011 《通用计量术语及定义》 和 JJF1059 . 1—2012 《测量不确定度评定与表示》 共同构成支撑本规范制定工作的基础性规范 。
本规范制定过程中参考了 JJG(交通) 139—2017 《多波束测深仪 浅水》 中规定的测量方法 。
本规范为首次发布 。
Ⅱ
JJF 2371—2026
浅水多波束测深仪校准规范
1 范围
本规范适用于 1 m~ 150 m 水深测量范围内浅水多波束测深仪的校准 ， 其他范围的浅水多波束测深仪的校准亦可参照执行 。
2 引用文件
本规范引用了下列文件：
JJF 1034—2020 声学计量术语及定义
GB/T 7965—2002 声学 水声换能器测量
凡是注日期的引用文件 ， 仅注日期的版本适用于本规范 ; 凡是不注日期的引用文件 ，其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本规范 。
3 术语
JJF 1034—2020 和GB/T 7965—2002 界定的术语和定义适用于本规范 。
4 概述
浅水多波束测深仪(以下简称多波束测深仪) 是指利用波束回声信号进行水深测量 ， 获取水下地形地貌的条带回声测深装置 ， 已被广泛应用于水运工程测量 、海洋测绘等领域 。多波束测深仪主要由换能器 、控制单元(包括控制电脑和控制软件)、 发射单元和连接电缆等组成 。工作时多波束测深仪的发射换能器以一定的频率发射沿航向开角窄 、垂直航向开角宽的波束 ， 接收换能器接收多个垂直航向开角窄 、沿航向开角宽的波束 ， 根据每个波束入射角与传播时间计算测点位置和水深 ， 获得一条具有一定宽度的水深条带 。多波束测深仪工作原理图见图 1。
1
2
4
3
图 1 多波束测深仪工作原理图
1—换能器 ; 2—发射波束 ; 3—波束脚印 ;4—接收波束
1
JJF 2371—2026
5 计量特性
5. 1 水深示值误差
水深示值最大允许误差为±5%L ，其中 L 为实际水深 。
5. 2 水深测量重复性
水深测量重复性应不大于水深示值最大允许误差绝对值的 0. 3 倍 。
5. 3 有效条带宽度相对误差
有效条带宽度最大允许误差为±3% 。
5. 4 波束宽度误差
波束宽度最大允许误差为±0 . 25 °。
注 ：包括平行航迹线方向波束宽度误差和垂直航迹线方向波束宽度误差。
5. 5 扇区开角误差
扇区开角最大允许误差为±5°。
5. 6 发射声源级误差
发射声源级最大允许误差为±3 . 0 dB 。
注 ： 以上指标不作为合格性判据 ，仅供参考。
6 校准条件
6. 1 环境条件
6. 1. 1 环境温度： 5 ℃~35 ℃ 。
6. 1. 2 水温： 0 ℃~40 ℃ 。
6. 1. 3 相对湿度： 不大于 85% 。
6. 2 测量标准及其他设备
校准使用的计量标准器应符合表 1 的规定 ， 或使用更高准确度的标准器 。配套设备应符合表 2 的规定 。
表 1 计量标准器及其性能要求
序号
设备名称
性能要求
1
全站仪
距离测量范围： 0 m~ 200 m， 角度测量范围： 0 °~ 360 ° , Ⅱ级
2
钢卷尺
测量范围： 0 m~ 10 m， Ⅱ级
3
表面声速仪
声速测量范围： 1 400 m/s~1 600 m/s ，最大允许误差±0 .2 m/s
4
标准水听器
频率测量范围 ： 0.1 MHz~2 .0 MHz， 自由场灵敏度级测量不确定度 U= 0.9 dB(k= 2)
5
数字示波器
最 高 采 样 频 率 不 低 于 10 MHz， 垂 直 偏 转 系 数 最 大 允 许 误差±3%
6
数字倾角仪
测角测量范围： -90°~ 90 ° , 最大允许误差±0 .05 °
7
标准声源
频率范围： 0.1 MHz~2 .0 MHz ，不确定度 U= 0.9 dB(k= 2)
2
JJF 2371—2026
表 2 配套设备及其技术要求
序号
设备名称
技术要求
1
深水池
长度不小于 150 m， 宽度不小于 20 m ，深度不小于 8 m
2
标准反射板
全站仪反射板平整度不大于 2 mm， 多波束测深仪反射板平整度不大于 2 mm
3
六面消声水池
长度不小于 30 m， 宽度不小于 12 m ，深度不小于 8 m
4
试验行车
配有回转/升降装置， 可安装多波束测深仪换能器并实现多维度控制
7 校准项目和校准方法
7. 1 校准项目
校准项目见表 3。
表 3 校准项目表
序号
校准项目
校准方法对应条款编号
1
水深示值误差
7.2.1
2
水深测量重复性
7.2.2
3
有效条带宽度相对误差
7.2.3
4
波束宽度误差
7.2.4
5
扇区开角误差
7.2.5
6
发射声源级误差
7.2.6
7. 2 校准方法
7. 2. 1 水深示值误差
水深示值误差校准步骤如下：
a) 在水深校准范围内均匀选取 5 个测量点 ， 安装多波束测深仪换能器至试验行车升降杆 ， 结合数字倾角仪微调法兰盘 ， 使多波束测深仪换能器倾角处于 90°±0 . 05°之间 ， 调节回转机构 ， 使换能器基阵中央波束声轴线垂直于深水池短边壁 ， 控制换能器入水深度不小于 3 m， 离岸壁不小于 3 m ，采用水下横向测距代替竖向测深;
b) 使用表面声速仪测量多波束测深仪换能器发射面所在水平面内的标准声速值 ，将声速值输入到多波束测深仪控制软件 ，读取多波束测深仪的水深示值;
c) 选择深水池近岸通视良好区域设置控制点 ，使用全站仪放样一条垂直于水池短边壁的直线， 在直线上选取一点作为测量后视点;
d) 全站仪置零 ，对准反射板标志点进行测距 、测角 ，计算反射面至控制点平行于水池长边壁的水平距离 ， 对准多波束测深仪换能器标志点进行测距 、测角 ， 计算该标志点至控制点平行于水池长边壁的水平距离 ， 钢卷尺测量多波束换能器标志点至声学中心的距离 ，按公式(1) 计算各波束点的水深示值误差 。校准示意图见图 2。
ΔL = Lm - L o + Lp + L q (1)
3
JJF 2371—2026
式中：
ΔL——多波束测深仪的水深示值误差 ，m;
Lm ——多波束测深仪的水深测量值 ，m;
L o ——反射面至控制点平行于水池长边壁的水平距离 ，m;
Lp ——多波束换能器标志点至控制点平行于水池长边壁的水平距离 ，m;
Lq ——多波束换能器标志点至声学中心的距离 ，m 。
3
1 2
13
4
12
5
6 7 8 9 10 11
图 2 测深校准示意图
1—换能器 ; 2—中央波束声轴线 ; 3—水池短边壁 ;4—水池长边壁 ; 5—多维运行控制机构;
6—换能器水平距离 ; 7—换能器水平角 ;8—全站仪控制点 ; 9—反射面点水平角;
10—反射面水平距离 ; 11—后视点 ; 12—反射面点水平面内斜距 ; 13—换能器水平面内斜距
7. 2. 2 水深测量重复性
选 取 30 m 校 准 点 ， 按 照 7. 2. 1 中 a) ~b) 的 方 法 重 复 测 量 10 次 ， 并 按 公 式 (2)计算水深测量重复性 。
式中：
ρLm ——水深测量重复性 ，m;
L mi——第 i 次水深测量值 ，m;
-
Lm —— n 次算术平均值 ，m;
n ——测量次数 ，n= 10。
7. 2. 3 有效条带宽度相对误差
有效条带宽度相对误差校准步骤如下：
a) 通过试验行车上的回转机构调节多波束测深仪换能器发射水平扇面正对深水池长边壁;
4
JJF 2371—2026
b) 使用表面声速仪测量多波束测深仪换能器所处水层界面的标准声速值 ，将声速值输入到多波束测深仪显控软件;
c) 使用全站仪测量换能器基阵面至水池长边壁的水平距离， 即标准水深值 H0;
d) 解析多波束测深仪数据 ，按公式(3) 计算每条波束水深值 Hi;
式中：
Hi——第 i 条波束水深值 ，m;
c0 ——标准声速 ，m/s;
Ti ——第 i 条波束的往返传播时间， s;
θ i ——第 i 条波束相对于中央波束的开角， (°)。
e) 将每条波束水深值 Hi 与标准水深值 H0 比较 ， 符合 5. 1 中水深准确度要求的有效边缘波束的要求 ，包括扇区左侧有效边缘波束和扇区右侧有效边缘波束;
f) 左右两侧有效边缘波束的水平距离为有效条带宽度实际值 ， 按公式(4) 计算有效条带宽度相对误差 。
式中：
δ W ——多波束测深仪有效条带宽度相对误差;
Ws ——多波束测深仪有效条带宽度标称值 ，m;
Wb——多波束测深仪有效条带宽度实际值 ，m 。
7. 2. 4 波束宽度误差
波束宽度误差校准步骤如下：
a) 将多波束测深仪安装至试验行车旋转支架上 ， 调节旋转支架使换能器进入水中 ，入水深度不小于 3 m ，并使换能器发射扇面与六面消声水池的水面平行;
b) 将标准声源安装至另一支架上 ，使标准声源位于换能器声轴线上;
c) 接收换能器记录标准声源输出电压值 ，分别绘制水平 、垂直接收指向性图;
d) 指向性图中从主轴的最大响应下降 3 dB 时左右两个方向间的角度为波束宽度实际值 ， 按公式(5) 计算平行航迹线方向波束宽度误差 ， 按公式(6) 计算垂直航迹线方向波束宽度误差 。
Δθ = θ s - θb (5)
式中：
Δθ——多波束测深仪平行航迹线方向波束宽度误差， (°);
θ s ——多波束测深仪标称平行航迹线方向波束宽度， (°);
θb ——多波束测深仪平行航迹线方向波束宽度实际值， (°)。
Δα = α s - α b (6)
5
JJF 2371—2026
式中：
Δα——多波束测深仪垂直航迹线方向波束宽度误差， (°);
α s ——多波束测深仪标称垂直航迹线方向波束宽度， (°);
α b ——多波束测深仪垂直航迹线方向波束宽度实际值， (°)。
7. 2. 5 扇区开角误差
扇区开角误差校准步骤如下：
a) 按 7. 2. 4 中步骤 a) ~b) 安装多波束测深仪及标准水听器;
b) 保持标准水听器在声轴线上静止 ， 声轴线两侧 90°内以0. 2o的步进间隔水平调节换能器 ，采集各旋转角度位置处的发射换能器输出电压值 ，绘制指向性图;
c) 从主轴的最大响应下降 3 dB 时左右两个方向间的夹角为扇区开角实际值 ， 按公式(7) 计算扇区开角误差 。
Δβ = β s - βb (7)
式中：
Δβ——多波束测深仪扇区开角误差， (°);
β s ——多波束测深仪标称扇区开角， (°);
βb ——多波束测深仪扇区开角实际值， (°)。
7. 2. 6 发射声源级误差
发射声源级误差校准步骤如下：
a) 将 多 波 束 测 深 仪 安 装 至 试 验 行 车 旋 转 支 架 上 ， 调 节 旋 转 支 架 使 换 能 器 进 入水中;
b) 将标准水听器安装至另一支架上 ，通过钢卷尺调节升降支架 ，使标准水听器位于换能器声轴线上 ，且保持水听器至换能器声源距离为 1 m;
c) 使多波束测深仪和标准水听器正常工作 ， 进行发射声源级测量 ， 按公式 (8)计算发射声源级误差 。
ΔS = S s - 10 lg U∞ - 120 + M - 20 lg d (8)
式中：
ΔS ——多波束测深仪发射声源级误差 ，dB;
S s ——多波束测深仪标称发射声源级 ，dB;
U∞ ——标准水听器输出端开路电压 ，V;
M ——标准水听器灵敏度 ，dB(基准值1 μV/μPa);
d ——标准水听器到换能器相位中心距离 ，m 。
8 校准结果表达
校准后 ， 出具校准证书 。校准结果应在校准证书上反映 ， 校准证书应至少包括以下信息：
a) 标题：“校准证书”;
6
JJF 2371—2026
b) 实验室名称和地址;
c) 进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);
d) 证书的唯一性标识(如编号)， 每页及总页数的标识;
e) 客户的名称与地址;
f) 被校对象的描述和明确标识;
g )进行校准的日期， 如果与校准结果的有效性和应用性有关 ，应说明被校对象的接收日期;
h) 如果与校准结果的有效性或应用有关时 ，应对被校样品的抽样程序进行说明;
i) 校准所依据的技术规范的标识 ，包括名称和代号;
j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;
k) 校准环境的描述;
l) 校准结果及其测量不确定度的说明;
m )对校准规范的偏离的说明;
n) 校准证书或校准报告签发人的签名 、职务和等效标识;
o) 校准结果仅对被校对象有效的说明;
p )未经实验室书面批准 ，不得部分复制证书的声明 。
校准原始记录格式见附录 A， 校准证书内页格式见附录 B， 测量结果的不确定度评定示例见附录 C 。
9 复校时间间隔
由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况 、使用者 、仪器本身质量等诸因素所决定的 ， 因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔 ， 多波束测深仪复校时间间隔建议为 1 年 。
7
JJF 2371—2026
附录 A
校准记录格式
记录编号 ：
浅水多波束测深仪校准记录 第 页 共 页
器具名称
规格型号
出厂编号
制造单位
送检单位
校准地点
环境条件
环境温度： ℃ 水温： ℃ 相对湿度： %
1. 水深示值误差
标准值
m
波束号
测量值
m
测量值均值
m
示值误差
m
扩展不确定度(k= 2)
m
8
JJF 2371—2026
浅水多波束测深仪校准记录 第 页 共 页
2. 水深测量重复性
m 测量结果
平均值
m
标准偏差
m
3. 有效条带宽度相对误差
实际值
m
标称值
m
相对误差 %
扩展不确定度(k= 2)
%
4. 扇区开角误差
实际值
(°)
标称值
(°)
扇区开角误差
(°)
扩展不确定度(k= 2)
(°)
5. 波束宽度误差
波束宽度方向
实际值
(°)
标称值
(°)
波束角误差
(°)
扩展不确定度(k= 2)
(°)
平行航迹线方向
垂直航迹线方向
6. 发射声源级误差
实际值dB
标称值dB
发射声源级误差
dB
扩展不确定度(k= 2)
dB
校准员 ： 核验员 ： 校准日期 ： 年 月 日
9
JJF 2371—2026
附录 B
校准证书内页格式
证书编号 ×××× ‑×××
校准机构授权说明
校准的技术依据
校准环境条件及地点
环境温度
℃
地点
相对湿度
%
水温
℃
校准使用的计量(基)标准装置
名称
测量范围
不确定度/准确度等级/最大允许误差
计量(基)标准证书编号
有效期至
校准使用的标准器
名称
测量范围
不确定度/准确度等级/最大允许误差
计量(基)标准证书编号
有效期至
第 页 共 页
10
JJF 2371—2026
证书编号 ×××× -×××
校准结果
1. 水深示值误差
标准值
m
波束号
测量值均值
m
示值误差
m
扩展不确定度(k= 2)
m
第 页 共 页
11
JJF 2371—2026
证书编号 ×××× -×××
校准结果
2. 水深测量重复性 ： m
3. 有效条带宽度相对误差
实际值
m
标称值
m
相对误差 %
扩展不确定度(k= 2)
%
4. 波束宽度误差
波束宽度方向
实际值
(°)
标称值
(°)
波束角误差
(°)
扩展不确定度(k= 2)
平行航迹线方向
垂直航迹线方向
5. 扇区开角误差
实际值
(°)
标称值
(°)
扇区开角误差
(°)
扩展不确定度(k= 2)
(°)
6. 发射声源级误差
实际值dB
标称值dB
发射声源级误差
dB
扩展不确定度(k= 2)
dB
第 页 共 页以下空白
12
JJF 2371—2026
附录 C
测量不确定度评定示例
C . 1 水深示值误差校准结果的测量不确定度评定
C . 1. 1 测量模型
多波束测深仪水深示值误差校准结果的测量不确定度评定 ， 就是对多波束测深仪每一个波束所测量斜距数据的校准结果开展测量不确定度评定工作 。 由于多波束测深仪所包含的波束的数量过多 ， 不同的水深值的测量不确定度的结果也不相同 。 因此采用标准水深为 50 m 时中央波束带中的某一波束结果作为测量不确定度评定的典型案例 。考虑到影响测量不确定度的因素 ，其测量模型见公式(C . 1)：
ΔL = Lm - L o + Lp + L q (C .1)
式中：
ΔL——多波束测深仪的水深示值误差 ，m;
Lm ——多波束测深仪的水深测量值 ，m;
L o ——反射面至控制点平行于水池长边壁的水平距离 ，m;
Lp ——多波束换能器标志点至控制点平行于水池长边壁的水平距离 ，m;
Lq ——多波束换能器标志点至声学中心的距离 ，m 。
C . 1. 2 灵敏系数
由于测量模型中各输入量互不相关 ，则灵敏系数为
13
C . 1. 3 标准不确定度来源
标准不确定度的主要来源有：
1) 多波束测深仪引入的标准不确定度 u (L m );
