SY/T 7007-2024 海洋声学定位仪器

　　ICS 75.180.10CCSE91

　　中华人民共和国石油天然气行业标准

　　SY/T7007—2024代替SY/T7007—2014

　　海洋声学定位仪器

　　Ocean acoustic positioning instrument

　　2024-09-24发布2025-03-24实施

　　国家能源局发布

　　SY/ T7007—2024

　　目次

　　前言 Ⅱ

　　1范围 1

　　2规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 组成和原理 1

　　4.1组成 1

　　4.2原理 1

　　5要求 2

　　5.1外观要求 2

　　5.2 环境条件要求 3

　　5.3 技术性能 3

　　5.4可靠性要求 4

　　5.5 连续工作时间 4

　　5.6应答器入水工作时间 4

　　6试验方法 4

　　6.1外观检查 4

　　6.2 试验设备 4

　　6.3 环境条件试验 5

　　6.4技术性能试验 6

　　6.5可靠性试验 8

　　6.6连续工作时间试验 8

　　6.7应答器入水工作时间 9

　　7检验规则 9

　　7.1出厂检验 9

　　7.2型式检验 10

　　73判定规则 10

　　8 标志、包装、运输、贮存 10

　　8.1标志 10

　　8.2包装 11

　　8.3运输 11

　　8.4贮存 11

　　SY/T7007—2024

　　前言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件代替SY/T 7007—2014《海洋声学定位仪器》,与SY/T 7007—2014相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：

　　a) 增加了仪器组成框图(见图1);

　　b) 更改了仪器外观要求内容(见5.1,2014年版的4.1);

　　c)更改了仪器环境条件要求内容(见5.2,2014年版的4.2);

　　d) 更改了仪器技术性能内容(见5.3,2014年版的4.3);

　　e) 增加了试验设备的性能要求(见6.2)

　　f)更改了仪器环境条件试验内容(见6.3,2014年版的5.3);

　　g) 更改了仪器型式检验内容(见7.2,2014年版的6.2);

　　h)更改了仪器型式检验中检验项目(见表1,2014年版的表1) ;

　　i)更改了仪器判定规则内容(见73,2014年版的6.3)。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及到专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由石油工业标准化技术委员会石油仪器仪表专业标准化技术委员会(CPSC/TC3)提出并归口。

　　本文件起草单位：中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司西安物探装备分公司、中海油田 服务股份有限公司、嘉兴中科声学科技有限公司。

　　本文件主要起草人：任文静、王云琦、薛立武、易昌华、雷宇、王钗、王军、秦学彬、柴成睿、任彦臣、卢涛、魏启、张庆锋、阮福明、陈春才、井中武、冯海泓、黄敏燕、李记龙、薛强。

　　本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：

　　—2014年首次发布为SY/T 7007—2014;

　　——本次为第一次修订。

　　海洋声学定位仪器

　　1范围

　　本文件规定了海洋声学定位仪器(以下简称“仪器”)的组成、技术要求，描述了相应试验方法，明确了检验规则、标志、包装、运输和贮存的要求。

　　本文件适用于海上石油勘探长基线海洋声学定位仪器的设计、制造、检验和质量评价。

　　2规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;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/T 191 包装储运图示标志

　　GB/T 13384机电产品包装通用技术条件

　　GB/T 24262石油物探仪器环境试验及可靠性要求

　　3术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义。

　　4组成和原理

　　4.1组成

　　仪器主要由主控发射接收机、应答器、编程器三部分组成。其中主控发射接收机包括主控机和声学换能器。组成框图如图1所示。

　　4.2原理

　　仪器利用主控发射接收机(位于测量船上)与应答器(入水前首先用编程器对其写入组号及身份标识D号)之间的声呐信号走时(△t)来确定海底目标(即应答器)与主控发射接收机之间的距离，结合船(对应前面的测量船)载全球定位系统GPS的位置参数，最终确定海底目标的空间坐标，测量原理如图2所示。

　　用全球定位系统GPS接收机同步观测声学换能器坐标的同时，测量船上主控发射接收机、水下应答器同步呼叫应答，利用公式(1)可计算测量船上声学换能器P(t) 到水下应答器T之间的距离

　　S:(t)。

　　S.,(t)=√[X₂(t)-x,]+[Y(t)-x]+[Z()-Z]…………………(1)

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　　式中 ：

　　S/(t)—— 声学换能器距离水下应答器的测试距离，单位为米(m);X(t)——声学换能器北坐标，单位为度(°);

　　Y(t)—— 声学换能器东坐标，单位为度(°);

　　Z(t)——声学换能器高程，单位为米(m);

　　X—— 应答器待测北坐标，单位为度(°);

　　Y——应答器待测东坐标，单位为度(°);

　　Z—— 应答器待测高程，单位为米 (m)。

　　标引序号说明：

　　P(t)—— 测量船上声学换能器的瞬时位置;

　　T,I₂,…,T——布放了应答器的海底控制点。

　　图2测量原理图

　　5要求

　　5.1外观要求

　　仪器外观要求应满足：

　　a) 外壳体无明显的凹痕、划伤、裂缝、锈蚀和变形，表面光洁，标识清晰、正确;

　　b)插座定位准确，紧固无松动，外壳体上的插座配有护帽。

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　　5.2环境条件要求

　　5.2.1工作环境

　　5.2.1.1主控机、编程器

　　工作环境应满足以下要求：

　　a) 温度：-10℃~+40℃;

　　b) 相对湿度：20%～90%。

　　5.2.1.2应答器、声学换能器

　　在水下的工作环境应满足-10℃~+40℃的温度要求。

　　5.2.2贮存环境

　　贮存环境应满足以下要求：

　　a) 温度：-20℃~+60℃;

　　b)相对湿度：20%～90%。

　　5.2.3可承受振动

　　可承受振动应满足以下要求：

　　a)振动加速度：20m/s²;

　　b) 振动频率：10Hz～40Hz～10Hz 扫频;

　　c)扫频速率：loct/min;

　　d)连续振动1h。

　　5.2.4可承受压力

　　可承受压力应满足以下要求：

　　a)应答器在不大于5MPa 压力条件下不渗漏;

　　b) 声学换能器在不大于0.2MPa压力条件下不渗漏。

　　5.3技术性能

　　5.3.1独立识别码数

　　独立识别码数应不小于4000个。

　　5.3.2发射声源级

　　发射声源级指标应满足以下要求：

　　a) 主控发射接收机发射声源级：≥180dB;

　　b) 应答器发射声源级：≥180dB。

　　5.3.3接收灵敏度

　　接收灵敏度指标应满足以下要求：

　　a)主控发射接收机接收灵敏度：≤115dB;

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　　b)应答器接收灵敏度：≤115dB。

　　5.3.4最大测距

　　最大测距应不小于600m。

　　5.3.5测距误差

　　测距允许误差≤1m。

　　5.3.6应答率

　　应答器的应答率应达到100%。

　　5.3.7编程器功能

　　编程器功能包括：

　　a) 能够对应答器写入所需的组号、身份标识D号;

　　b)能够读取应答器的组号、身份标识ID 号和电池电量信息。

　　5.4可靠性要求

　　可靠性应满足以下要求：

　　a) 主控机、声学换能器、编程器平均故障间隔时间不小于300h;

　　b)应答器平均故障间隔时间不小于1500h。

　　5.5连续工作时间

　　连续工作时间应不小于12h。

　　5.6应答器入水工作时间

　　应答器入水工作时间应不低于60d。

　　6 试验方法

　　6.1外观检查

　　用目测的方法检查，判定结果是否符合5.1的规定。

　　6.2试验设备

　　试验设备及性能要求包括：

　　——自动温度控制的高低温箱(温度范围满足-40℃~80℃);

　　—标准水听器(一级);

　　——示波器(带宽≥100MHz, 采样率≥1GSa/s);

　　——压力舱(最大施加压力≥5MPa);

　　——电磁式振动台(满足频率范围10Hz～40Hz,加速度20m/s²,扫频速率1oct/min);

　　——消声水池或消声水箱(容积≥1m×1m×1m, 测距误差检测需长度>10m、深度>2m); ——水槽(容积大于60cm×40cm×18cm);

　　——信号源(可输出失真<-100dB, 频率精度25×10-6Hz的正弦波信号)。

　　6.3环境条件试验

　　6.3.1工作环境试验

　　6.3.1.1主控机、编程器

　　6.3.1.1.1工作温度试验方法如下：

　　a)将主控机、编程器置入高低温试验箱内，按5.2.1.1a) 要求的下限温度降至-10℃,达到热平衡后恒温2h,测试应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求;

　　b) 将主控机、编程器置入高低温试验箱内，按5.2.1.1a)要求的上限温度升至40℃,达到热平衡后恒温2h,测试应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求。

　　6.3.1.1.2 工作湿度试验：按GB/T 24262规定的方法，按5.2.1.1b)对湿度的要求条件下，测试应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求。

　　6.3.1.2应答器、声学换能器

　　6.3.1.2.1工作温度试验方法如下：

　　a)将应答器、声学换能器置入高低温试验箱内，按5.2.1.2要求的下限温度降至-10℃,达到热 平衡后恒温2h,测试应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求;

　　b) 将应答器、声学换能器置入高低温试验箱内，按5.2.1.2要求的上限温度升至40℃,达到热平衡后恒温2h, 测试应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求。

　　6.3.1.2.2工作湿度试验：按GB/T 24262规定的方法，按5.2.1.2对湿度的要求条件下，测试应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求。

　　6.3.2贮存环境试验

　　6.3.2.1贮存温度试验

　　试验方法如下：

　　a)将主控机、声学换能器、应答器、编程器置入高低温试验箱内，按5.2.2a) 要求的下限温度降至-20℃,达到热平衡后恒温2h, 测试应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求;

　　b) 将主控机、编程器置入高低温试验箱内，按5.2.2a) 要求的上限温度升至60℃,达到热平衡后恒温2h,测试应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求。

　　6.3.2.2贮存湿度试验

　　湿度试验按GB/T24262规定的方法，按5.2.2b) 对湿度的要求条件下，测试应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求。

　　6.3.3振动试验

　　试验方法如下：

　　a) 将主控机、声学换能器、应答器、编程器置于振动台上，按5.2.3规定的要求进行振动;

　　b) 振动完成后，测试应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求。

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　　6.3.4 压力试验

　　试验方法如下：

　　a)在压力舱内注入水，然后放入待测应答器并排尽空气，按5.2.4a) 的要求加压至5MPa, 恒压1h,然后测试应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求;

　　b) 在压力舱内注入水，然后放入待测声学换能器并排尽空气，按5.2.4b) 的要求加压至0.2MPa,恒压1h, 然后测试应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求。

　　6.4技术性能试验

　　6.4.1独立识别码数

　　查看编程器对应答器设置组号及身份标识ID号的最大个数，判定两者的乘积结果是否符合5.3.1的要求。

　　6.4.2发射声源级测试

　　6.4.2.1主控发射接收机发射声源级测试

　　将声学换能器、测量换能器及标准水听器按测试要求固定在消声水箱或消声水池中，主控机通过声学换能器发射组号信息，标准水听器接收该信号。按公式(2)计算待测主控发射接收机的发射声源级，判定结果是否符合5.3.2a) 的要求。

　　……………………………

　　(2) 式中：

　　SLm—— 待测主控发射接收机发射声源级，单位为分贝(dB);

　　Um——标准水听器接收到声学换能器发射信号对应的开路电压，单位为伏特(V);

　　d———标准水听器与声学换能器距离，单位为米(m);

　　M₀——标准水听器接收灵敏度，单位为分贝(dB)。

　　6.4.2.2应答器发射声源级测试

　　将应答器、测量换能器及标准水听器按测试要求固定在消声水箱或消声水池中，利用信号源模拟主控机发射应答器组号信息，通过测量换能器进行声电转换，使得应答器能够正常回应ID 信息，用标准水听器测试应答器回应的信号。按公式(3)计算待测应答器的发射声源级，判定结果是否符合5.3.2b)的要求。

　　……………………………

　　(3) 式中：

　　SL——待测应答器发射声源级，单位为分贝(dB);

　　U——标准水听器接收到应答器回应信号对应的开路电压，单位为伏特(V);d6——标准水听器与声学换能器距离，单位为米(m);

　　Mo——标准水听器接收灵敏度，单位为分贝 (dB)。

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　　6.4.3接收灵敏度测试

　　6.4.3.1主控发射接收机接收灵敏度测试

　　将声学换能器、测量换能器及标准水听器按测试要求固定在消声水箱或消声水池中，利用信号源模拟应答器回应的身份标识D信息，主控机能够正确检测该回应信息，降低身份标识D信息发射功率，直到主控机无法检测。按公式(4)计算待测主控发射接收机的接收灵敏度，判定结果是否符合5.3.3a)的要求。

　　Mm=201gU₀-M₀ …………………………………(4)

　　式中：

　　Mm——待测主控发射接收机的接收灵敏度，单位为分贝(dB);

　　U₀——标准水听器接收到测量换能器的发射信号对应的开路电压，单位为伏特(V);

　　Mo——标准水听器灵敏度，单位为分贝(dB)。

　　6.4.3.2应答器接收灵敏度测试

　　将应答器、测量换能器及标准水听器按测试要求固定在消声水箱或消声水池中，利用信号源模拟主控机发射应答器组号信息，通过测量换能器进行声电转换，使得应答器能够正常回应身份标识ID信息，降低组号信息发射功率，直到应答器应答率小于50%。按公式(5)计算待测应答器的接收灵敏度，判定结果是否符合5.3.3b) 的要求。

　　…………………………………(5)

　　式中：

　　M——待测应答器的接收灵敏度的接收灵敏度，单位为分贝(dB);

　　U₀——标准水听器接收到测量换能器的发射信号对应的开路电压，单位为伏特(V);

　　M。——标准水听器灵敏度，单位为分贝(dB)。

　　6.4.4 最大测距

　　6.4.4.1下行最大测距

　　利用主控发射接收机发射声源级与应答器接收灵敏度可以算出系统下行最大测距。按公式(6)计算下行最大测距，判定结果是否符合5.3.4的要求。

　　Sm=20lgr+ar+S …………………………………(6)

　　式中：

　　S——主控发射接收机发射声源级与应答器接收灵敏度之差，单位为分贝(dB);

　　rm——下行最大测距，单位为米(m);

　　a——声波在水中传播时的声吸收系数，单位为分贝每米 (dB/m);

　　S——仪器的近场异常衰减，单位为分贝(dB)。

　　注：仪器最大测距为下行最大测距与上行最大测距中较小值。

　　6.4.4.2上行最大测距

　　利用应答器发射声源级与主控发射接收机接收灵敏度可以算出系统上行最大测距。按公式(7) 计算上行最大测距，判定结果是否符合5.3.4的要求。

　　S=201gr+ar+S …………………………………(7)

　　式中：

　　S——应答器发射声源级与主控发射接收机接收灵敏度之差，单位为分贝(dB);

　　r——上行最大测距，单位为米(m);

　　a——声波在水中传播时的声吸收系数，单位为分贝每米(dB/m);

　　S——仪器的近场异常衰减，单位为分贝(dB)。

　　6.4.5测距误差

　　在消声水池中选择大于10m 的固定距离，两端分别放置声学换能器与应答器，两者入水深度为2m,量出两者之间的实际距离，然后用主控机呼叫应答器组号信息，通过声学换能器进行电声转换，应答器回应，主控机接收处理信号并计算出声学换能器与应答器之间的距离，即测试距离。按公式(8)计算检测距离误差，判定结果是否符合5.3.5的要求。

　　…………………………………(8)

　　式中：

　　△S——测距误差，单位为米(m)

　　S——理论距离，单位为米(m);

　　S₂——测试距离，单位为米(m)。

　　6.4.6 应答率测试

　　用编程器对应答器设置组号及身份标识ID 号，将应答器放入水槽中。用主控机通过声学换能器呼叫设置的组号20次，查看主控机检测到该组应答器回应的身份标识D信息次数为N。按公式(9)计算应答器的应答率，判定结果是否符合5.3.6的要求。

　　σ=N20×100% ……………………………………(9)

　　式中：

　　σ——应答器的应答率，用百分数表示;

　　N——应答器回应的ID 信息次数，N 为自然数。

　　6.4.7编程器功能测试

　　将编程器及应答器按照要求放置适当距离，对应答器写入组号及身份标识ID 号，然后用编程器读取该应答器的组号、身份标识D号及电量信息，查看是否正确，判定结果是否符合5.3.7的要求。

　　6.5可靠性试验

　　试验前，检查测试仪器，确保各项功能正常。

　　可靠性试验方法按照GB/T 24262的规定进行，判定结果是否符合5.4的要求。

　　6.6连续工作时间试验

　　在室温下，仪器处于工作状态，按GB/T24262的规定进行连续工作试验，判定结果是否符合

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　　5.5的要求。

　　6.7应答器入水工作时间

　　按公式(10)计算应答器的入水工作时间，判定结果是否符合5.6的要求。

　　t=(W -W₂)/W₃ …………………………(10)

　　式中：

　　t——应答器入水工作时间，单位为日(d);

　　W₁——应答器电池满额功率，见公式(11),单位为焦耳(J );

　　W₂——应答器临界功率，见公式(12),单位为焦耳(J);

　　W₃——应答器每日损耗，见公式(13),单位为焦耳每日(J/d)。

　　W=U·I ……………………………(11)

　　式中：

　　U——电池电压，单位为伏特(V);

　　— 电池满额安时数值，单位为安时(A ·h )。

　　W₂=V₁·I₁·t (12)

　　式中：

　　V——电池最低供电电压，单位为伏特(V);

　　— 最小发射电流，单位为安培(A);

　　t——发射时间，单位为秒(s)。

　　式中：

　　W——发射损耗，见公式(14),单位为焦耳(J);

　　W——监听损耗，见公式(15),单位为焦耳(J )。

　　W=V-4 N………………………………(14)

　　W=V₅I-(t一t·N) (15)

　　式中：

　　I——发射电流，单位为安培(A);

　　V₃——电池供电电压，单位为伏特(V);

　　L——待机电流，单位为安培(A);

　　ta——每日时间，单位为秒(s);

　　t——发射时间，单位为秒(s);

　　N——发射次数，N为自然数。

　　7 检验规则

　　7.1出厂检验

　　仪器应逐台按表1的项目进行检验。

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　　表1检验项目 检验项目 要求 试验方法 检验类别 出厂检验 型式检验 外观 5.1 6.1 ● 环境条件试验 5.2 6.3 O ● 独立识别码数 5.3.1 6.4.1 ● ● 发射声源级 5.3.2 6.4.2 ● ● 接收灵敏度 5.3.3 6.4.3 ● ● 最大测距 5.3.4 6.4.4 ● ● 测距误差 5.3.5 6.4.5 O ● 应答率 5.3.6 6.4.6

　　● ● 编程器功能 5.3.7 6.4.7 ● ● 可靠性要求 5.4 6.5 O ○ 连续工作时间试验 5.5 6.6 O ● 应答器入水工作时间 5.6 6.7 O 注：“●”表示应检验项目，“O”表示可不检验项目。

　　7.2型式检验

　　7.2.1仪器属下列情况之一者应进行型式试验：

　　a) 仪器试制定型鉴定;

　　b) 仪器的结构、材料、工艺有较大改变，影响仪器性能时;

　　c) 正常生产，每年或累计生产应答器超过5000套;

　　d)国家质量监管机构或用户、上级提出进行型式检验要求时。

　　7.2.2型式检验项目见表1。

　　7.3判定规则

　　7.3.1仪器检验合格后，方予出厂。

　　7.3.2型式检验的样机应在合格仪器中随机抽取，主控机、编程器、声学换能器数量各不少于1台，应答器不少于30台。

　　7.3.3型式检验中任一项目不合格时，应停止检验，查明原因。若为偶发性故障，经整改后可重新进行型式检验。若为设计、制造质量问题，则判为产品型式检验不合格。重新检验时，应增加1倍抽样数量进行抽样检验，若仍有不合格项目，则判为该批仪器型式检验不合格。

　　8标志、包装、运输、贮存

　　8.1标志

　　仪器的标志应包括：

　　a)型号及名称;

　　b) 制造厂名称、商标及厂址;

　　c) 出厂编号、生产日期;

　　d) 标准编号。

　　8.2包装

　　8.2.1 仪器的包装应符合GB/T 13384的规定。

　　8.2.2仪器包装箱内应有(但不限于):

　　a)合格证书;

　　b)使用说明书;

　　c) 必要的配件和工具;

　　d)装箱单;

　　e) 包装箱内应有防震层使应答器相互隔离。

　　8.2.3 包装箱的标志应符合GB/T 191的规定。

　　8.3运输

　　可采用各种运输方式，运输过程中应注意防潮、防震。

　　8.4贮存

　　贮存应在无腐蚀性气体、通风良好的环境中。贮存条件应符合5.2.2的要求。主控机长期贮存应定期通电检查，间隔一般不大于6个月。应答器、编程器长期贮存应取出内部干电池。