JJF(蒙) 151-2026 地基形变监测雷达在线校准规范

　　内蒙古自治区地方计量技术规范

　　JJF(蒙)151—2026

　　地基形变监测雷达在线校准规范

　　Onl ine Cal ibrat ion Specificat ion for Foundat ion-Deformat ion

　　Monitor ing Radars

　　2026-05-01 发布 2026-08-01 实施

　　内蒙古自治区市场监督管理局 发 布

　　地基形变监测雷达在线校准规范

　　Onl ine Cal ibrat ion Specificat ion for

　　Foundat ion-Deformat ion Monitor ing Radars

　　JJF (蒙)151—2026

　　归 口 单 位： 内 蒙 古 自 治 区 市 场 监 督 管 理 局

　　主要起草 单位： 内 蒙 古 自 治 区 计 量 测 试 研 究 院

　　内蒙古工业大学

　　参加起草单位： 内蒙古方向图科技有限公司

　　内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司

　　本规范委托内蒙古自治区计量测试研究院负责解释

　　本规范主要起草人：

　　祁 弘( 内蒙古自治区计量测试研究院)

　　黄平平( 内蒙古工业大学)

　　樊建锋( 内蒙古自治区计量测试研究院)

　　参加起草人：

　　乞耀龙( 内蒙古方向图科技有限公司)

　　储 蒙( 内蒙古自治区计量测试研究院)

　　王守功( 内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司)谭维贤( 内蒙古工业大学)

　　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》 、JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》 、JJF 1094—2002《测量仪器特性评定》共同构成本规范制定的基础性系列规范。

　　本规范为首次发布。

　　地基形变监测雷达在线校准规范

　　1 范围

　　本规范适用于监测地基形变监测雷达的在线校准。

　　2 引用文件

　　本规范引用下列文件：

　　GB/T 3784—2009 电工术语 雷达

　　2025 煤矿安全规程(2026 年 2 月 1 日实施)

　　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

　　3.1 雷达像素点(Radar pixel point)

　　二维雷达图上表示位置信息的最小构图单位。

　　3.2 距离向分辨力(Distance resolution)

　　表征雷达波束轴方向能区分相邻目标的最小间隔长度。

　　注：分辨力含义源自 GB/T 3784-2009《电工术语 雷达》2.2.2.6“ 雷达分辨力 ”。

　　3.3 方位向分辨力(Azimuth resolution)

　　表征垂直于雷达波束轴的水平方向能区分相邻目标的最小间隔角度。

　　4 概述

　　地基形变监测雷达( 以下简称雷达)是采用雷达波成像技术对远距离目标毫米级和亚毫米级的微小变形量进行连续观测的仪器。常用于探测、监测山体边坡、地质灾害、露天矿场或大型水坝等大范围场景，获取其物理结构形变、位移等信息。主要由天线(阵列天线)、雷达主机、线位移台(或旋转台)组成，典型的地基形变监测雷达有轨道式、全方位合成孔径和全方位真实孔径地基形变监测雷达等，其结构如图 1 所示。

　　a) b) c)

　　图1典型地基形变监测雷达结构示意图

　　a)--轨道式;b)--全方位合成孔径 ;c)--全方位真实孔径

　　5 计量特性

　　计量特性见表 1。

　　表1 计量特性

　　注： 以上所有计量特性指标不用于合格性判定，仅用于参考。

　　6 校准条件

　　6.1 环境条件

　　校准工作在常温下进行 ，校准时应不受到强风、强磁场、电场、障碍物、强反射体等干扰。

　　6.2 测量标准及其他设备

　　测量标准及其他设备的计量特性见表2 。允许使用其他满足技术要求的其他计量标准进行校准。

　　表2 测量标准及其他设备

　　6.3 在线校准场地要求

　　校准场优先选择稳定开阔平整场地，无遮挡雷达的障碍物，远离高压输电线、无线电发射塔等电磁干扰源，标靶与雷达之间无强反射干扰源。测量距离为( 1~4)km ，雷达与全站仪的距离不大于 5m，地基形变雷达校准装置固定场地须满足稳定性要求。地基形变雷达校准装置如图 2 右侧整体结构。

　　图2 地基形变监测雷达校准示意图

　　1--地基形变监测雷达 ;2--全站仪 ;3--标靶 ;4--调整倾仰角装置;

　　5--位移测量标定平台 ;6--旋转装置 ;7--支撑架

　　7 校准项目和校准方法

　　7.1 微变测量示值误差

　　7.1.1 用全站仪将标靶定位雷达( 1~4)km 处，且全站仪尽可能靠近被测雷达 ，在基线两端分别安置雷达和标靶。调整地基形变雷达校准装置使雷达接收到的目标回波信号幅度达到最大值。

　　7.1.2 调整支撑架位置和位移测量标定平台，使位移测量标定平台平行于水平面。调整旋转装置，使被测雷达、标靶初始位置和标靶移动 500mm 后的位置处于同一平面且垂直于水平面。以全站仪为 C 点(0,0,0)，分别定位雷达中心位置(A点)，位移测量标定平台初始位置(B点)，移动 500mm 后的位置( B, 点)。用全站仪测量 B 点坐标( XB, , YB, , ZB, )

　　和 B, 点坐标( XB,, , YB,, , ZB,, )。

　　7.1.3 高差修正值的确定

　　雷达微变测量因高差引起的修正值按公式( 1 )计算：

　　k——雷达微变测量因高差引起的修正值， 1。

　　D——为XB, - XB,, 值，mm。

　　调整位移测量标定平台上靶标的倾仰角，使被校雷达接收到的目标回波信号幅度达到最大值。

　　7.1.4 位移测量标定平台读数清零，零点开始测量 ，每次移动的位移为雷达波长的 1/10，每移动一次标靶，进行一次测量，依次测完 11 个点(包括起始零点) 。按公式(2)进行各点示值误差计算。

　　ΔLi = Lcc - Ltd ´ (k + 1) (2)

　　式中：

　　ΔLi ——第 i 个波长测量段的微变测量示值误差，mm;

　　Lcc ——第 i 个波长测量段的雷达测量值，mm;

　　Ltd ——第 i 个波长测量段的位移测量装置标准值，mm。

　　重复测量5次，依据公式(3)计算所有波长测量段示值误差的平均值。

　　式中：

　　ΔLi ——第i个波长测量段测量5次的微变示值误差平均值，mm;

　　j ——测量次数，j=5。

　　取示值误差平均值的最大值为校准结果。

　　7.2 微变测量示值重复性

　　依据 7. l 测量结果，按照公式(4)计算标准偏差：

　　si ——第 i 个对应波长测量段示值的重复性，mm;

　　Lx ——第 i 个对应波长测量段移动雷达的示值最大值，mm;

　　Ln ——第 i 个对应波长测量段移动雷达的示值最小值，mm;

　　C ——极差系数，2.326。

　　取最大值为校准结果。

　　7.3 距离向分辨力

　　按 7. l 的方法安装校准装置 ，以标靶初始位置为参考位置并生成二维雷达图像，像素点可分离为判定条件，先按照说明书给出的距离向分辨力移动标靶，若像素点重合，则逐步远离0.05m ，直至不重合;若像素点不重合，则逐步靠近初始位置0.05m ，直至不重合。将最短像素不重合距离作为单次距离向分辨力。

　　重复测量 5 次，取平均值R 作为距离向分辨力：

　　式中：

　　Rrange ——距离向分辨力，m;

　　Range ——第 i 次测量目标的距离向分辨力，m;

　　7.4 方位向分辩力

　　按 7. l 的方法安装校准装置 ，以标靶初始位置为参考位置并生成二维雷达图像，像素点可分离为判定条件，先按照说明书给出的距离向分辨力移动地基形变雷达校准装置，若像素点重合，则逐步远离 lmard ，直至不重合;若像素点不重合，则逐步靠近初始位置 lmrad ，直至不重合。将最短像素不重合弧度作为单次方位向分辨力。

　　重复测量 5 次，取平均值作为方位向分辨力：

　　(6)

　　式中：

　　RA ——方位向分辨力，mrad;

　　R ——测量标靶到雷达的距离，m;

　　R ——第 i 次测量目标的弧度，mrad。

　　7.5 测量周期

　　测量被校仪器从起始观测角至终止观测角的扫描、成像处理及位移提取总时长 ，重复测量 3 次，取算术平均值为测量周期。

　　8 校准结果表达

　　经校准的雷达出具校准证书 ，给出各校准项目名称和校准结果 ，校准证书内容及内页格式见附录 A。

　　9 复校时间间隔

　　地基形变监测雷达复校时间间隔应根据具体使用情况、仪器本身质量等诸多因素所决定， 因此送校单位根据实际情况自主决定复校时间间隔，建议一般不超过 1 年。

　　附录 A

　　校准证书内容及内页格式

　　A.1 校准证书至少包括以下信息：

　　a)标题“校准证书 ”;

　　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)客户的名称和地址;

　　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的应用有关时，应说明被校对象的接收日期;

　　h)如果与校准结果的有效性和应用有关时，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，包括名称及代号;

　　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;

　　1 )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)校准证书签发人的签名、职务或等效标识;

　　o)校准结果仅对被校对象有效的声明;

　　p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

　　A.2 推荐的校准证书内页格式

　　校准证书内页(示例)

　　证书编号：XXXXXX

　　附录 B

　　校准记录格式(示例)

　　一、微变测量示值误差(mm)

　　二、距离向分辨力(mm)

　　三、方位向分辨力

　　四、测量周期(s)

　　校准： 核验：

　　附录 C

　　测量结果的不确定度评定示例

　　C.1 概述

　　C.1.1 测量依据

　　JJF(蒙)XXXX—20XX《地基形变监测雷达在线校准规范》

　　C.1.2 测量标准

　　全站仪测量范围：>4km，MPE:±4mm，(0～360)° , MPE:±5′ ;地基形变雷达校准装置，测量范围：(0～500)mm，MPE:±0.1mm。

　　C.1.3 被测对象

　　边坡监测雷达 ，波长为 17mm。

　　C.2 测量模型

　　依据本规范进行微变测量示值误差校准时，其测量模型为：

　　ΔLi = Lcc - Ltd ´ (k + 1) ( C.1 )

　　ΔLi ——第 i 个波长测量段的微变测量示值误差，mm;

　　Lcc ——第 i 个波长测量段的雷达测量值，mm;

　　Ltd ——第 i 个波长测量段的位移测量装置标准值，mm;

　　k ——雷达微变测量因高差引起的修正值， 1。

　　以上校准的各分量相互独立。依不确定度传播律：

　　由(C.2)得：

　　u (ΔL) = cu 2 (Lacc) + cu 2 (k) + cu 2 (Lstd) (C.3)

　　u(Lacc) ——测量重复性引入的标准不确定度分量;

　　u(k) ——雷达微变测量因高差引起的修正值引入的不确定度分量;

　　u(Lstd) ——标准器位移测量标定平台引入的标准不确定度分量。

　　灵敏度系数：

　　c (C.4)

　　cLstd (C.5)

　　c (C.6)

　　故：

　　C.3 标准不确定度分量来源分析与计算

　　C.3.1 测量重复性引入的标准不确定度分量( u(Lacc) )

　　根据测量方法，进行 10 个位移点的测量，测量结果的标准偏差如表 C.1 所示。

　　表 C.1 微变测量 10 个位移点的标准偏差

　　10 次测量的实验标准偏差计算如下：

　　s (C.9)

　　实际测量 5 次则:

　　u mm (C. 10)

　　C.3.2 标准器位移测量标定平台引入的标准不确定度分量 u(Lstd)

　　位移测量标定平台最大示值误差优于±0.1mm，考虑为均匀分布，则位移测量标定平台引入 的标准不确定度分量为：

　　u mm ( C.11 )

　　C.3.3 雷达微变测量因高差引起的修正值引入的不确定度分量 u(k)

　　系数 k 的不确定度因全站仪测量相对距离时由重复性引起。重复测量十次 k 分别为： 0.023、0.015、0.023、0.025、0.026、0.023、0.016、0.018、0.019 和 0.029。平均值为 0.022， 10 次测量的实验标准偏差为0.005 ，实际测量 3 次，其不确定度为：

　　u (C. 12)

　　C.4 标准不确定度分量汇总表

　　微变测量示值误差不确定度来源汇总表见表 C.2。

　　表 C.2 微变测量示值误差不确定度来源汇总表

　　C.5 合成标准不确定度

　　C.5.1 微变测量示值误差标准不确定度合成

　　微变测量示值误差的合成标准不确定按公式(C.7)计算

　　C.6 扩展不确定度

　　微变测量示值误差的扩展不确定度

　　U(ΔL) = 2uc (ΔL) ≈ 0.13mm;(k = 2) (C. 13)