GB T 12763.5-1991 海洋调查规范 海洋声、光要素调查.pdf

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1、中华人民共和国国家标准海洋调查规范海洋声、光要素调查The speclficatlon for oceanographic survey swivey 01 acoustical and optical p町田田tersin the sea 1 主题内容与适用范围本标准规定了海洋声、光要素调查的技术要求、观测方法和资料整理。GB 1 2 7 6 3. 5 -91 本标准适用于海津声、光基本要素调查，也可适用于江河、湖泊的声、光要素测量。2 引用标准GB 12763.1海洋调查规范总则GB 12763.2海洋调查规范海洋水文观测GB 12763.3海洋调查规范海洋气象观测GB 12763.6海洋

2、调查规范海洋生物调查GB 12763.7 海洋调查规范海洋调查资料处理GB 3241 声和振动分析用的1/1和1/3倍频程滤波器GB 4128 标准水昕器GB 3785 声级计的电、声性能及测试方法GB 3102.6 光及有关电磁辐射的量和单位第一篇一般规定3 调查任务的技术设计3.1 调查任务的专业负责人必须承担任务的技术设计3.2 技术设计的内容如下:a. 调查项目;b. 提交的资料、成果和对成果的要求: 测区、测站的布设; 调查方式、方法和质量控制要求; 调查仪器设备及器材;f. 调查船的要求，航次;g. 调查、时间安排;h. 调查人员的组织和专业配备。国东技术监督局1991-03-22

3、批准1992-01-01实施GB 12763.5-91 4 站位布设和标准层次4.1 根据调查目的要求确定站点。4.2 声学要素的调查站位应视要素水平变化而定，或依海洋声学工程需要确定。综合调查时，海水声速调查的站位与温、盐调查的站位一致。4.3 光学要素的调查站位可根据专项调查需要和测量海区光学要素的水平变化梯度确定，一般的大面调查，近海区可相隔20n mile，远海区可相隔60n mile。4. 4 声学要素调查除海水声速外一般不设标准层次，海水声速调查的标准层次与温、盐调查的层次一致回按GB12763.2执行。4.5 水下辐照度和光透射率测量的标准层次为表层.4.6.8.10. 12.

4、14. 16. 18.20.25.30.35. 40.45.50. 60 , 70.80, 90 , 100 , 120 , 140. 160 , 180 , 200 mo大于200m，光透射率还应增加500m层，500m以上每隔500m再加一层。特殊要求另加。表层、底层定义应符合GB12763.2规定。5 调查船实验条件的要求5.1 船上必须有可供使用的声、光测量实验室，室内要有能固定仪器的实验台桌，室内设有水槽。5.2 船上要配仪器设备所需的交、直流电源。5.3 船上要配工作绞车，开展底质声学项目要有负荷大于10kN的吊车和钢丝绳。5.4 声学测量时要求调查船引起的噪声尽量小。5. 5 船

5、上要有导航定、位系统和气象自记系统。6 仪器设备及其使用要求6. 1 仪器设备必须经国家计量机构认证适于海上环境条件的产品。6.2 出海前耍对仪器设备的名称、型号、生产厂、出厂号、检定单位、合格证号和检查结果逐一造表登记，检查人要签名。6.3 仪器设备必须定期校验，在有效期内使用。6. 4 所用仪器必须满足需测量量的准确度、分辨率和测量范围的要求。6. 5 各种观测仪器和调查设备出航前应仔细检查调试，保证仪器设备的良好状态。6. 6 测量时必须排除各种干扰仪器准确度的因素，保证测量数据的可靠性。6. 7 仪器使用结束需对仪器进行校验。水下部件要及时用泼水冲洗回6.8 使用仪器必须严格执行操作规

6、程。7 辅助量测量的规定本标准各篇中辅助量测量准确度和测量方法见第2章中有关标准。辅助量测量和主要量同时进仨或准同步进行。8 原始记录和资料整理的一般要求8. 1 原始记录字迹要工整清晰，不得涂擦。记录要用黑铅笔，字大小不得超过2/3格。记录若有错误要在原始记录上划一横线，在其上方填写正确数字或符号。8.2 若在测量现场发现观测数据不合格或可疑，应立即补测。8.3 观测记录、抄录、计算、绘图、报表均应核对、复校。工作人员应在自己承担的工作项目中签字。8. 4 编写报告. 完成每航次海上作业后，调查技术负责人应填写航次报告表;GB 12763.5-91 b. 完成调查任务后，调查专业负责人应编写

7、工作报告，C. 完成调查任务后，专业负责人和项目负责人主持撰写调查报告，见GB12763.1 , 9 术语、符号、单位9.1 海水声速声波在海水中传播的速度。符号:c ，单位:m/s。9. 2 声速梯度海水中声速随深度的变化率。符号z矶，单位:S-1。第二篇海水声速调查G, =dc/dz 式中:z 深度，m。以海面为z的原点，向下为正。为正值时称正声速梯度，G，为负值时称负声速梯度。9.3 声速跃层声速随深度急剧变化的水层。9.4 声速均匀层声速不随深度变化的水层。9. 5 水下声道海洋中，在两个大致与海面平行的平面间，声速随深度变化经过极小值的区域。极小值的位置称声道轴。声道袖下侧若是深海等

8、温层，这水下声道又称为深海声道(SOFAR channeI)。10 技术要求10. 1 需测量的量. 每个站位各水层的海水声速sb. 每个站位各水层的深度。10.2 测量技术指标10.2.1 测量范围. 海水声速测量:一般范围取1430 1 550 m/s，极限范围取1400 1 600 m/s; b. 深度测量g从海面到海底，但大洋中允许只到深海声道的声速极小值所在深度。10.2.2 准确度a. 海水声速测量z一级标准为绝对误差不超过土0.20m/s，二级标准为绝对误差不超过土O.75 m/s; b. 深度测量z准确度应符合GB12763.2规定。门测量方法直接测量法和间接测量法二种回以前者

9、为主，后者为辅。11. 1 直接测量法.1. 1 测量原理a. 海水声速测量z采用电声电路测出声波通过水中固定两点所需的时间，对应指示出声速值;GB 12763.5-91 b. 深度测量z吊挂式声速仪采用深度传感器，测出水下探头的深度。抛弃式声速仪采用具有预定下沉速度的消耗性探头，测量探头落水后的时间，对应指示每个时刻探实到达的深度。n. 1.2 仪器设备海水声速仪及其终端记录设备。11. ,. 3 测量要求11.1.3.1 吊挂式声遥仪的测量要求a. 连续垂直测量时，必须控制绞车的速度，保证每下放1m至少能取得一个声速数据;b. 逐点定深测量时，必须取得各标准水层的声速数据，c. 观测过程中

10、，如发现有声速跃层或水下声道存在，探头提升时，应在跃层或声道内连续垂直测量一次3d. 观测时，调查船应抛锚或漂泊。11.1.3.2 抛弃式声速仪的测量要求8. 出航前必须查明探头内的电池不得超过有效期限sb. 出航前要先调试好探头到船上处理机的信号传输系统;c. 海上观测时，仪器开机，待船上处理机工作正常，才能投放探头。若用漆包线传输信号，应使水上线圈抽线顺畅，防止线被船舷钩断;d. 观测时，如发现仪器记录的声速垂直分布曲线有较大的异常现象，应再重测ge. 观测时，调查船必须在声速仪允许的航速以内航行。11.2 间接测量法根据海水声速与水温、盐度、压力(或深度)的关系所建立的海水声速经验公式，

11、通过这些水文参数的测量数据换算出各水层的深度和海水声速值。本方法只适用于已有海水声速经验公式的海域。大洋海水的声速公式和数据处理按GB12763.7规定，水温和盐度数据都必须达到二级准确度。11.3 观测记录观测结果填入海水声速观测记录表(格式见附录Al)12 资料整理12.1 记录资料的整理和报表a. 将观测资料按时间顺序汇编成册Fb. 按站号顺序编写报表，格式按GB12763.7规定。12.2 声速垂直分布图的绘制、声速断面分布图的绘制、声速平面分布图的绘制、声速周臼变化图的绘制按GB12763.7规定。12.2. 1 声速跃层特征分布图的绘制8. 规定该水层中，平均声速梯度的绝对值在水深

12、大于200m的海区内不小子O.2 S-l，或在水深不大于200m的海区内不小于0.58-1，并且层顶与层底上的声速差不小于1.0 m/s为声速跃层。跃层中的平均声速梯度即为声速跃层强度。b. 跃层特征分布图包括跃层强度、跃层厚度和跃层顶界深度分布图。各特征量的量取和绘图方法按GB12763.7. 12.2.2 声道特征分布图的绘制声道特征分布图包括声道轴上的声速、声道轴深度、声道上界和下界深度分布图回12.2.2.1 各特征量的量取:在声速垂直分布图上a 声速极小值，即为声道轴上的声速;b. 声速极小值所在深度，即为声道轴深度sGB 12783.5-91 C. 声道铀上侧负梯度层的顶界与下侧正

13、梯度层的底界，两者中取声速值较小者，为声道的一个边界，在另一侧则取与己定边界的声速值相等之处为声道的另一边界，两边界中浅者称上界、深者称下界，所在深度即为声道上界和下界深度。12.2.2.2 绘图方法:在海区底图填上各站位声道特征值，用内插法画出等值线，线中间标注量值，等值线间隔视具体情况而定。用外侧影线画出声道区的范围，范围外注明无声道区。出现双声道时，上、下声道分别绘图，并用虚线画出双声道区的范围，注明双声道区。12.2.3 声速垂直分布类型区图的绘制12. 2. 3. 1 规定a. 水层中，声速梯度的绝对值不大于0.01s-.IlP可视为声速均匀层，b. 几种常见声速垂直分布类型的代号g

14、I型:垂直均匀结构;E型:上均匀层正梯度层下均匀层结构gE型:.t均匀层一负梯度层正梯度层一下均匀层结构gw型g上均匀层一负梯度层下均匀层结构;V型:上均匀层一正梯度层负梯度层一下均匀层结构，E型-v型中的上均匀层、下均匀层可有可无。C. 其他声速垂直分布类型的代号用v以上罗马数字或罗马数字下标阿拉伯数字自行命名囚d. 均方差保证率指统计m个数据，平均值为x均方差值为，如有个数据的数值在一)-( x十)范围内，则均方差保证率为:./隅。12.2.3.2 制图方法a. 综观海区各测站的声速垂直分布曲线，归纳为几种类型sb. 用折线按拟定的类型逼近各测站的声速垂直分布曲线，找出各线段连结点的深度值

15、(Z, )和声速值(C，)，并算出各线段的梯度值(Gel ) ; C. 在海区底图上，把各站声速垂直分布要素值gZ，、Z，、ZaZ，即i 、1，标在站位有下方gG、Gc2.Ceid. 把类型相同的测站用折线划出类型区，区内用罗马数字标注类型的代号8e 分别算出每个类型区内Zl-.Gc1 . Z2I, G2 .GCI.Z!各自的统计平均值、均方差和均方差保证率，并列表附图。12.3声速垂直分布的数学拟合将声场计算需用的实测声速垂直分布曲线描述为合适的函数式，容许数学拟合误差不超过土0.2m/so a. 采用三次样条函数拟合实测分布曲线pb. 存在深海声道的垂直分布曲线可用下式拟合zC(Z)二Cm

16、，1十e(e一(1一份J式中:Cm1n 声道轴上的声速值，m/SIe 偏离Cm，的量级p2( Z - Za)/B , h 声道轴深度，m;H 声道的有效宽度.m。12.4 调查报告内容. 调查海区、日期、任务实施的简介，b. 测量方法、测量误差评价，. ( 1 ) GB 1 27 6 3. 5 91 C, 概述海区声速分布状况及其变化;d. 能为该海区海撑技术开发、海上军事活动和海洋科学研究提供服务的主要调查成果。13术语、符号、单位13.1 海洋环境噪声第三篇海洋环境噪声测量由存在于海样中多种噪声源所辐射的并在其中传播的噪声囚13.2 噪声频带声压级一定频带内的海洋环境噪声声压与基准声压之比

17、的常用对数乘以20，L,t = 20 19(PtfP,) . . . . ( 2 ) 式中ILf 噪声频带声压级，dB;Pt 用一定带宽的滤波器(或计权网络)测得的噪声声压，Pa，F一一基准声压等于1Pa。线性宽带声压级记为Lp; A计权宽带声压级记为L，.。13.3 噪声声压谱级某一频率的噪声声压谱密度与基准谱密度之比的常用对数乘以20。在海洋中基准声的谱密度为1Pa/.)H，当声能在吁中均匀分布时gL,. = L - 1 0 19.f 式中:L，一一噪声声压谱级，dB;L，t一一用中心频率为f的带通滤波器测得的频带声压级，dB;/;f 带通滤波器的有效带宽，Hzo13.4 背景干扰噪声测量

18、时由于各种原因所产生的，对测量造成干扰的等效干扰噪声。13.5 水听器等效噪声声压谱级( 3 ) 水昕器等效噪声声压谱密度与基准声压谱密度之比的常用对数乘以20，单位为dB，13.6 Wcnz噪声谱级低限是Wcnz谱级图中绘出的海洋环境噪声最低限谱级。14 技术要求14.1 需测量的主要量14.1.1 噪声频带声压级14.1.2 噪声声压谱级14.2 需测量的辅助量14.2.1 风速、风向、降雨见GB12763.3 , 14.2.2 海况、波浪、海流见GB12763.2, 14.2.3 水深、水温垂直分布见GB12763.2。14.2.4 海底底质14.2.5 测量站位附近有无航船和其他发声生

19、物见GB12763.6, 根据需要可选测上述若干参数。14.3 测量的准确度噪声频带声压级和声压谱级的不确定度在土4dB之内。15 理II.i量备的技术指标15. 1 测声换能系统15. 1. 1 测量水听器(带前置放大器)GB 12763. 5 -91 8. 自由场灵敏度不低于一184dB，参考1V/a; b. 水听器等效噪声和前置放大器的噪声叠加接近Wcnz噪声的低限;c. 在测量频率范围内，自由场灵敏度不均匀性在土2dB之内;d. 水平指向性在频率为20kHz以下，其指向性图与理想无指向性图的偏差在士2dB之内，e. 垂直指向性在频率为20kHz以下，-3dB波束宽度大于w。其他电声性能

20、应符合国家标准GB 4128测量范围10-_l02 10IO 10-10 10-10 10-10 10-10 W/m J宦确度士10土10% :t10 土10士10士10分辨率士1土I:t1 十l士l士1% L 32. 2 向上辐照度的测量要求见表4，32.3 实际测量时允许选取32.1和32.2条所列部分项目进行。选用的波长范围，允许小子32.1和32.2条所列数值。同时选取向F辐照度和向上辐照度测量时，优先选取两者均为同一波段的。32. 4 水层深度测量准确度要求水层深度小于或等于200m 时，测量误差不大于士2m;水层深度大于200m时，测量误差不大于满堂程的土1%。33 观测方法33.

21、 1 方法原理利用光电效应将太阳能转换为电信号测量。33. 2 仪器设备电缆传输式或自容式水下辐照度测量仪。33. 3 X见泪l时间33.3. 1 每大测量开始时间不早于太阳升出水天线后1h，结束时间不晚于太阳没落水天线前1h.但下雨、F雪或浓雾天气不进行测量。33. 3. 2 对大面测站，在33.3.1款所列时间范围内船到站停稳后开始测量。33.3.3 对定点连续站，在船只抛锚状态下，连续25h及在33.3.1款所列时间范围内每2h观测一次，日在整，r.前后10min内开始测量目33.4 测量时的环境条件和要求8. 海况在4级以下;b 仪器下水处庶远离船的排污口和冷却水口，而且不得有可见的污

22、染物或油膜; 仪器在朝阳一侧的船舷下水$d. 保持仪器的进光窗玻璃清洁，不得有划痕、污渍或油膜。GB 12763.5-91 33. 5 最深测量水层的确定. 实际水深小于仪器最大可测深度时以底层为最深测量水层;b. 实际水深大于仪器最大可测深度时以仪器最大可测深度为最深测量水层。33.6 自容式仪器测量33.6.1 仪器下水的测量部件用钢丝绳绞车匀速下放，下放速度不大于1m/s o 33.6.2 到达最深测量水层后停留1O15 s，随后提升回甲板，结束测量。33.6.3 仪器下放过程中采集的数据为测量数据，供进一步处理用。除特殊要求外，提升时采集的数据仅作参考值。33.6.4 检查数据记录是否

23、有效，若无效应重测。33.6.5 保存好存储载体，填写好测量索引表(见附录A9)。33. 7 电缆传输式仪器测量33.7.1 仪器下水测量时，不能使电缆承受仪器重量。下放时电缆先放出，提升时钢丝绳先回收。33.7.2 按本标准第4.5条规定的标准层次系列分层进行测量。33.7.3 在到达每一测量水层时，钢丝绳绞车和电缆绞车停止转动后才开始读数。33.7.4 对人工记录方式，在到达每一预定水层测量时，每一水层按每一测量项目(包括对应的海面相对照度)，依次读数兰遍囚读数的时间间隔应大于5So 对自动记录存储方式，每一测量项目至少获取10个以上的数据。33.7.5 用钢丝绳测量仪器沉放深度时，应测量

24、钢丝绳倾角。若钢丝绳倾角大于300应设法使其减少到30。以内。否则，不能用这方法测量。33.7.6 每一水层的测量时间不大于5min，否则，该水层必须重测。33.7.7 若仪器尚未沉放到最深测量水层，辐照度读值已小于仪器的分辨率，下面深度不测。否则，一直测到IJ33.5条所规定的最探测量水层为止。33.7.8 填写好测量记录表(见附录表Al的。33.7.9 现场检查测量层次和数据，若发现有漏测水层，使用带深度测量系统的仪器，可只补测所缺层次;用钢丝绳测深的仪器，若有连续两层漏测或漏测层次总数达到4层以上，该站各水层必须重测。34 数据处理34. 1 若水下测量部件进光窗倾角大于150，所得数据

25、在进一步处理时不能使用。34. 2 对电缆传输式仪器，应计算出每一水层每一测量项目的算术平均值囚34. 3 各水屈辐照度值的归A化34.3.1 根据每-实测7白光nm nm run nm nm . 2 3 . 2. 3. . 2. 3 1. 2. 3 1 2 3 注，1)用深度传感器测深时，钢丝绳倾角可以不测量.记录核对GB 1 2 7 6 3. 5 -91 表AI3海水光束衰减系数观测记录表格式海水光束衰减系数观测记录表第一一一-页共一一一一一页匾主要型海区L一一一一站号g一一一一一日期s一一一-年月日开始时间z时一一分经度。-调查船E一一一仪器型号=一一一仪器编号一一一水深一米结束时间B时

26、分纬度z层次钢丝绳长度钢丝绳倾角光柬衰减系数，m-I或深度.m备注CO) l) 白光nm nm nm nm nm 2. 3. !. 2. 3 1. 2 3 !. 2. 3. 1. 2. 3. 注，1)用深度传感器测深时，钢丝绳倾角可以不测量。记录核对GB 12763.5-91 B1 结构见图B1。B2 布设见图B20B3 测试条件和效果附录B测声换能系统的结构和布设(参考件a-udv一6 i 图B1水听器减晨系统l一铜框，2软线，3水昕器，4一橡皮条，5尼龙绳z6 舵，7浮子，8导流罩(未画出)班向-图B2海上布设示意图1 尼龙绳，2船，3 小俘球，4 大浮球(6.5公斤浑力), 5一电缆，6

27、铅鱼，7一中得球(2.5公斤浮力)，8水听器减震牵统，9重锤(3公斤)GB 1 2763. 5 -91 该系统试验的环境条件为海况4级以下，流速2.4kn以下，其效果可降低低频段(200Hz之内)的自噪声2025dB左右。C1 计算方法回放磁带，示波器出现波形为:t射的无辑电信号 附录C反射法的平均声遮计算(参考件)直边匪T一|图Cl示波器出现的波形在每一个爆炸记录上，量度T，一直达声的传播时间，T，一首波的传播时间，T海底的反射射线与直达射线的转播时差。根据测量的海水中声速垂直分布和凡，可以确定从声源到位于海底上的接收水听器之间的水平距离R，然后由R-T关系给出平均声速计算。C2 计算条件.

28、 声速剖面用阶梯函数近似描述;b. Rr-T，关系的R，按如下顺序排列RlR，R，R，+lRn，Rn是存在全反射的最小水平距离囚C. 沉积物浅表层声速Co.已知。C3 计算C3.1 根据-iT关系确定第一层厚度D1:1 - Ro, r CI D1 =立旦tgl arcslf咀尸1J . . . .( Cl ) 式中:R1一一水听器离声源的水平距离g儿一一反射点离声源的水平距离3向一一在海底表面形成全反射的特定射线在声源处的掠射角。C倒向可由下式求出zc,(R1 - R.) T, + T1 -T= . . . . . ( C2 ) Ccos1 GB 12763.5-91 式中:C.一一声源处的声

29、速5T, 直达波的传播时间;T掠射角为0，的特定射线从声源到海底表面的传播时间，C3.2 第一层的声速0，由下式确定01 = c./c叫曰.3第二层的厚度乌-D，由R2-.T?，求出s乌-1=飞鸟g arccos(忖) 其中cosO，由下式求出( C3) ( C4 ) o,(R, - Rj) Td + .T?, - T, =一在面7一.H . ( C5 ) 式中T，/，R，/是在D，界面上形成全反射的特定射线在界面。1之上的水平行程和传播时间。如此进行下去则可以由R-!.T关系求出C-D关系，即海底声速剖面。C3.4 0。的确定gc。可用底质声速仪测量.亦可由样品孔隙度，中值粒径或密度来估算。还可由前数组R-i1T值联立解算。附加说明z本标准国家海洋局提出。国家海洋标准计量中心归口国家海洋局第三海洋研究所负责起草。中国科学院南海海洋研究所、中国科学院声学研究所东海站、国家海洋局第)海洋研究所参加起草。