声速剖面仪计量检定装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及声速剖面仪计量检定装置及方法，包括水深检定装置和声速检定装置，水深检定装置和声速检定装置连接；声速检定装置的标准铂电阻温度计与万用表以四线制电阻测量线的方式连接，标准铂电阻温度计前端温度测点放置于水槽中，标准铂电阻温度计前端温度测点与待测声速剖面仪传感器等高设置，水深检定装置的手持式气体压力泵通过转换接头接待检声速剖面仪，数字精密压力表与手持式气体压力泵连接，测量手持式气体压力泵提供的压力。本发明专利技术的有益效果：设计合理，恒温水槽可以提供稳定的温度场和压力场，减少干扰，结合声速和水深检定方法得到校准结果，有利于促进水运工程专业设备计量检定工作的顺利进行和水运工程行业的健康发展。

【技术实现步骤摘要】
声速剖面仪计量检定装置及方法
本专利技术属于声速剖面仪检定
，尤其涉及水运工程领域声速剖面仪计量检定装置及方法。
技术介绍
在水运工程领域，越来越多的声呐设备被用于水域内的工程测绘，单波束测深仪、多波束测深系统、浅地层剖面仪等声呐设备已成为水底地形地貌和水运工程地质测量的最主要仪器，在水运工程领域具有较大的保有量。这些声呐设备在应用过程中，需要测量现场实际声速对声呐设备的测量系统进行修正以提高测量精度。在早期的水运工程测绘项目中，都采用以温度-声速关系表来估计水中的标准声速。随着科学技术水平和工程质量要求的不断提高，声速剖面仪作为一种可以方便、准确测量水域中不同剖面的声速测量设备，得到了广泛的应用。在水运工程中，已经逐步以声速剖面仪的测量结果代替估计的标准声速值，声速剖面仪已经成为水运工程、海洋调查、国防应用与研究等领域必不可少的设备，多应用于内河和海洋进行声速、温度和深度测量，其测量结果的准确度对水域温度变化、水下水文资料测量以及水底地形测量均有十分重要的影响。目前，市场上的声速剖面仪缺少统一规范的计量检定装置和方法，观测数据质量存在较大隐患，无法通过检定/校准的方式进行量值溯源，设备长期处于未经检定/校准使用的状态。并且该设备无统一的数据比对规范，甚至无法自校，这样的设备管理方式严重影响到声速剖面仪观测数据的可靠性、准确性及可信度，所获取的数据资料存在很大的质量隐患。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供声速剖面仪计量检定装置及方法。本专利技术的技术方案：声速剖面仪计量检定装置，包括声速检定装置和水深检定装置，其特征在于所述声速检定装置和所述水深检定装置连接；所述声速检定装置包括声速检定计量标准器和声速检定配套设备，所述声速检定计量标准器包括标准铂电阻温度计和数字万用表，所述声速检定配套设备为水槽，所述标准铂电阻温度计与所述数字万用表通过电阻测量线的方式连接，所述标准铂电阻温度计前端温度测点与待检声速剖面仪传感器等高设置于所述水槽中，所述水槽采用密封结构；所述水深检定装置包括水深检定计量标准器和水深检定配套设备，所述水深检定计量标准器为数字精密压力表，所述水深检定配套设备包括压力泵，所述压力泵连接所述水槽，所述水槽和所述压力泵间设置有所述数字精密压力表。水深检定计量标准器也可以采用活塞式压力计。进一步地，所述标准铂电阻前端温度测点距离水槽边壁距离不小于5cm。进一步地，所述水槽采用恒温水槽，所述压力泵采用手持气体压力泵,所述标准铂电阻温度计为四线制二等标准铂电阻温度计，测量范围为0～40℃，所述数字万用表为六位半数字万用表。进一步地，所述手持气体压力泵包括预压泵、压杆、座体，所述预压泵上设置所述压杆，所述预压泵通过输出管道连接所述座体，所述输出管道上设置压力/真空转换阀和截止阀，所述座体端部设置压力表连接座，所述座体另一端部设置微调手轮，所述数字精密压力表与所述压力表连接座连接，所述座体端部还设置有泄压阀。进一步地，所述手持式气体压力泵通过设置有转换接头的输气管连接所述水槽，所述转换接头采用M20×1.5-M8×1.5。进一步地，所述声速检定装置的测量范围为1400～1600m/s，测量最大允许误差为±0.2m/s；所述水深检定装置的测量范围为0～100m、0～200m、0～500m，测量最大允许误差为±1％FS，所述声速检定装置和所述水深检定装置的重复性试验标准差不大于最大允许误差绝对值的0.3倍。进一步地，所述恒温水槽的水温调节范围为0～40℃，温场均匀度不大于±0.02℃，深度×长度×宽度尺寸不小于40cm×20cm×20cm。所述数字精密压力表的测量范围为0～1MPa、0～2MPa、0～5MPa，准确度等级为0.02级。声速剖面仪的计量检定方法，其特征在于包括以下步骤：步骤A：利用纯水中声速公式获得标准的声速值，与通过声速检定装置测量通过待检声速剖面仪的声速值比较，得到校准结果；步骤B：提供标准压力值，利用水深检定装置和水深-压力换算公式获得被检装置的压力值，比较得到校准结果。进一步地，步骤A中利用纯水中声速公式获得标准的声速值，与通过声速检定装置测量通过待检声速剖面仪的声速值比较，得到校准结果具体包括以下步骤：步骤1：在恒温水槽中放入纯水，将待检声速剖面仪吊装入水槽中，水的深度没过声速剖面仪探头，将标准铂电阻温度计与数字万用表以四线制电阻测量的方式连接，将标准铂电阻前端温度测点放置于恒温水槽中，与待检声速剖面仪传感器等高，距离水槽边壁距离不小于5cm；步骤2：控制恒温水槽4温度先后在35℃、30℃、25℃、20℃、15℃、10℃、5℃试验点处稳定3min，读取标准铂电阻温度计的电阻值，利用公式W(tj)＝R(tj)/R(0.01℃)(1)将电阻值转化成为温度值tj作为温度的标准值；式中：W(tj)——标准铂电阻温度计在第j个温度检定点tj的电阻值与水三相点温度(0.01℃)的电阻比值；R(tj)——标准铂电阻温度计在第j个温度检定点tj的电阻值，单位Ω；R(0.01℃)——水三相点温度(0.01℃)的电阻值，单位Ω；步骤3：将W(tj)的值与标准铂电阻温度计分度表t-W(t)-dW(t)/dt中的W(t)值相比较，找到与计算的W(tj)值最接近的值W(tjo)，以及与W(tjo)相对应的温度tjo和温度的变化率dW(tjo)/dt，运用公式进行插值计算，得到测量的温度值；式中：tj——标准铂电阻温度计在第j个温度检定点的温度计算值，单位℃；tjo——标准铂电阻温度计分度表中W(tjo)值所对应的温度值，单位℃；W(tj)——标准铂电阻温度计在第j个温度检定点电阻值与水三相点温度(0.01℃)的电阻比值；W(tjo)——标准铂电阻温度计分度表中，与计算得到的W(tj)最接近的值；dW(tjo)/dt——在温度W(tjo)时的W值相对温度的变化率；步骤4：将各个温度检定点上的温度计算值tj代入公式计算得到标准声速值；式中：Cj——第j个温度检定点纯水中的声速，单位m/s；tj——标准铂电阻温度计在第j个温度检定点的温度计算值，单位℃。步骤5：在每个温度检定点均读取声速剖面仪1的声速值10个，计算平均值，利用公式计算不同温度点的声速示值误差；式中：ΔCj——在第j个温度检定点上声速测量的示值误差，单位m/s；——在第j个温度检定点上声速剖面仪测量声速值的平均值，单位m/s；Cjs——在第j个温度检定点上声速标准值，单位m/s。步骤6：选择20℃试验中连续测量的10个声速值，利用公式计算声速测量的重复性；式中：sC——待检声速剖面仪在20℃温度检定点上声速测量值的实验标准差，单位m/s；Ci——待检声速剖面仪在20℃温度检定点上第i个声速值，单位m/s；——待检声速剖面仪在20℃温度检定点上声速示值的算术平均值，单位m/s；n——待检声速剖面仪在20℃温度检定点上声速测量值的个数，此处n＝10。进一步的，步骤B中提供标准压力值，利用水深检定装置和水深-压力换算公式获得待检声速剖面仪的压力值，比较得到校准结果具体包括以下步骤：步骤一：装置连接后测试装置气密性，在不漏气的情况下，进行下述步骤。步骤二：在待检声速剖面仪压力测量范围内，选取0.1Mpa、0.2Mpa、0.3Mpa、0.4Mp本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.声速剖面仪计量检定装置，包括声速检定装置和水深检定装置，其特征在于所述声速检定装置和所述水深检定装置连接；所述声速检定装置包括声速检定计量标准器和声速检定配套设备，所述声速检定计量标准器包括标准铂电阻温度计和数字万用表，所述声速检定配套设备为水槽，所述标准铂电阻温度计与所述数字万用表通过电阻测量线的方式连接，所述标准铂电阻温度计前端温度测点与待检声速剖面仪传感器等高设置于所述水槽中，所述水槽采用密封结构；所述水深检定装置包括水深检定计量标准器和水深检定配套设备，所述水深检定计量标准器为数字精密压力表，所述水深检定配套设备包括压力泵；所述压力泵连接所述水槽，所述水槽和所述压力泵间设置有所述数字精密压力表。

【技术特征摘要】
1.声速剖面仪计量检定装置，包括声速检定装置和水深检定装置，其特征在于所述声速检定装置和所述水深检定装置连接；所述声速检定装置包括声速检定计量标准器和声速检定配套设备，所述声速检定计量标准器包括标准铂电阻温度计和数字万用表，所述声速检定配套设备为水槽，所述标准铂电阻温度计与所述数字万用表通过电阻测量线的方式连接，所述标准铂电阻温度计前端温度测点与待检声速剖面仪传感器等高设置于所述水槽中，所述水槽采用密封结构；所述水深检定装置包括水深检定计量标准器和水深检定配套设备，所述水深检定计量标准器为数字精密压力表，所述水深检定配套设备包括压力泵；所述压力泵连接所述水槽，所述水槽和所述压力泵间设置有所述数字精密压力表。2.根据权利要求1的所述声速剖面仪计量检定装置，其特征在于所述标准铂电阻前端温度测点距离水槽边壁距离不小于5cm。3.根据权利要求1或2所述的声速剖面仪计量检定装置，其特征在于所述水槽采用恒温水槽，所述压力泵采用手持气体压力泵,所述标准铂电阻温度计为四线制二等标准铂电阻温度计，测量范围为0～40℃，所述数字万用表为六位半数字万用表。4.根据权利要求3的所述的声速剖面仪计量检定装置，其特征在于所述手持气体压力泵包括预压泵、压杆、座体，所述预压泵上设置所述压杆，所述预压泵通过输出管道连接所述座体，所述输出管道上设置压力/真空转换阀和截止阀，所述座体端部设置压力表连接座，所述座体另一端部设置微调手轮，所述数字精密压力表与所述压力表连接座连接，所述座体端部还设置有泄压阀。5.根据权利要求4所述的声速剖面仪计量检定装置，其特征在于所述手持式气体压力泵通过设置有转换接头的输气管连接水槽，所述转换接头采用M20×1.5-M8×1.5。6.根据权利要求1、2、4或5所述的声速剖面仪计量检定装置，其特征在于所述声速检定装置的测量范围为1400～1600m/s，测量最大允许误差为±0.2m/s；所述水深检定装置的测量范围为0～100m、0～200m、0～500m，测量最大允许误差为±1％FS，所述声速检定装置和所述水深检定装置的重复性试验标准差不大于最大允许误差绝对值的0.3倍。7.根据权利要求6所述的声速剖面仪计量检定装置，其特征在于所述恒温水槽的水温调节范围为0～40℃，温场均匀度不大于±0.02℃，深度×长度×宽度尺寸不小于40cm×20cm×20cm。所述数字精密压力表的测量范围为0～1MPa、0～2MPa、0～5MPa，准确度等级为0.02级。8.应用权利要求1-7任一所述声速剖面仪计量检定装置的计量检定方法，其特征在于包括以下步骤：步骤A：利用纯水中声速公式获得标准的声速值，与通过声速检定装置测量的待检声速剖面仪测量的声速值比较，得到校准结果；步骤B：提供标准压力值，利用水深检定装置和水深-压力换算公式获得待检声速剖面仪的压力值，比较得到校准结果。9.根据权利要求8所述的声速剖面仪的计量检定方法，其特征在于步骤A中利用纯水中声速公式获得标准的声速值，与通过声速检定装置测量的待检声速剖面仪测量的声速值比较，得到校准结果具体包括以下步骤：步骤1：在恒温水槽中放入纯水，将待检声速剖面仪吊装入恒温水槽中，水的深度没过待测声速剖面仪探头，将标准铂电阻温度计与数字万用表以四线制电阻测量的方式连接，将标准铂电阻前端温度测点放置于恒温水槽中，与待检声速剖面仪传感器等高，距离水槽边壁距离不小于5cm；步骤2：控制恒温水槽温度先后在35℃、30℃、25℃、20℃、15℃、10℃、5℃试验点处稳定3min，读取标准铂电阻温度计的电阻值，利用公式W(tj)＝R(tj)/R(0.01℃)(1)将电阻值转化成为温度值tj作为温度的标准值；式中：W(tj)——标准铂电阻温度计在第j个...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹玉芬，倪文军，窦春晖，韩鸿胜，曹媛媛，柳义成，高术仙，高辉，周振杰，赵晖，张璇，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12