CN102426385A - 一种改进的tsp超前地质预报信号触发与接收系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统与方法，它包括延时测量仪，它与设有雷管的炸药上连接有闭合回路，同时还分别与主机和触发器连接，所述触发器与雷管连接；触发器还与起爆器连接。用起爆器向触发器发出起爆信号，触发器同时向雷管与延时测量仪发出触发信号，延时测量仪开始计时，由于雷管具有延时误差，起爆的同时炸断与延时测量仪相连接的闭合回路，延时测量仪在闭合回路炸断的同时停止计时并向主机发出触发信号，主机收到触发信号的同时开始采集地震波信号。系统完成一次地震波数据采集；重复进行可采集多组数据。本发明对雷管类型的要求低，便于现场施作，减小了传统信号触发与接收方式的走时误差，提高了预报精度。

Description

一种改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统与方法

技术领域

本发明涉及地质预报信号触发与接收系统及方法，尤其涉及一种改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统与方法。

背景技术

隧道施工过程中，经常发生不良地质体所导致的突水、突泥、塌方等地质灾害，TSP超前地质预报是隧道施工期长期超前地质预报应用最为广泛的一种方法，该方法属于非破坏性物探类探测法，能够对掌子面前方150m范围内的不良地质进行预测预报，是隧道信息化施工与动态设计的不可或缺的部分，可有效指导施工，保证施工安全，规避大型地质灾害风险，减少施工期人员伤亡与经济损失。

目前采用的改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统与方法具有一定的局限性，主要表现为：

1.由于TSP超前地质预报中广泛采用雷管起爆延时较大，即使是瞬发电雷管也具有零到几毫秒的起爆延时，以地震波波速3000m/s～6000m/s为例计算，延时误差1ms时，地震波单道信号反射偏移误差可达3m，严重影响预报精度；

2.采用延时误差满足隧道地震勘探的要求的、高精度瞬发电雷管触发，延时误差虽可控制小至零点几微秒，但成本高于普通工业用电雷管。

发明内容

本发明的目的是为克服目前采用的TSP超前地质预报信号触发与接收系统地震波信号走时误差大、预报准确性与精度低的缺点；解决由于普通工业用雷管起爆延时长、延时不一致、地震波信号走时误差大、预报准确性与精度低，而高精度勘探用瞬发雷管成本高等问题；提供一种较传统方式经济、准确、精度高的地震波信号触发与接收系统及方法，采用普通工业用雷管起爆炸药、触发信号，引入自主研发的延时测量仪测量雷管延时误差，并改变传统的信号传输模式，测量并消除雷管延时误差影响；雷管起爆后，由延时测量仪向主机发出触发信号，主机开始接收地震波信号，保证炸药起爆与地震波记录的同时性，最大限度的降低地震波信号走时误差，有效提高预报精确度和准确度。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统，它包括延时测量仪，所述延时测量仪与炸药上缠绕的闭合回路连接，同时还分别与主机和触发器连接，所述炸药中设有雷管，雷管与触发器连接；触发器还与起爆器连接。

所述的延时测量仪内部包括有定时器电路与信号触发电路；所述的定时器电路分别与缠绕于炸药上的导线闭合回路、外部的触发器、内部的信号触发电路相连接；所述的信号触发电路与外部主机相连接。

一种改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统的方法，它包括如下步骤：

A、在原有TSP超前地质预报信号触发与接收系统中，增设延时测量仪，所述的延时测量仪与触发器和主机相连，同时在设有雷管的炸药上连接有闭合回路；即原系统中触发器不再同时与雷管和主机连接并发出触发信号，而是与雷管和延时测量仪连接，并向其发出触发信号；主机不再与触发器连接发生直接联系，而接收来自延时测量仪的信号；

B、确保系统设置连接正确，起爆炸药放入炮孔内，在炮孔内灌满水后，用起爆器向触发器发出起爆信号，触发器同时向雷管与延时测量仪发出触发信号，延时测量仪开始计时，即开始计时时刻为0时刻；

C、由于雷管具有延时误差，在接收到触发信号后零到几毫秒起爆，起爆的同时炸断与延时测量仪相连接的闭合回路，延时测量仪在电路断开的同时停止计时即此刻为t时刻，t即为雷管延时误差；与此同时，延时测量仪向主机发出触发信号，主机收到触发信号的同时开始采集地震波信号，至此，系统完成一次地震波数据采集；

D、重复A-B-C过程，进而完成多组地震波信号数据的触发与接收。

进一步说明具体的工作过程是：起爆器向触发器发出起爆信号后，触发器向雷管和延时测量仪发出触发信号，延时测量仪定时器电路启动，计时开始即0时刻；雷管在接到触发器所发出的触发信号后，由于延时误差原因，零到几毫秒后才会起爆，起爆的同时引爆炸药，并炸断缠绕于炸药之上的、与延时测量仪定时电路相连接的闭合回路，延时测量仪停止计时即t时刻，t即为雷管延时误差；延时测量仪停止计时的同时向主机发出触发信号，主机开始采集地震波信号。

本发明的有益效果是，所涉及的一种改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统及方法，解决了TSP超前地质预报中雷管延时误差测量与地震波信号走时自动校正难题，与前人研究相比，所获得的地震波信号走时误差小，使超前地质预报精度得到提高，并降低了TSP超前地质预报对雷管的延时误差要求。

采用改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统实现走时误差自校正，即能保证预报精度，又能放宽对雷管起爆延时的要求，节省成本。即：

1、降低了TSP超前地质预报对雷管的要求，使用普通工业用电雷管基础上，即可测量雷管延时，同时自动校正地震波信号走时误差，便于现场施作，节约成本。

2、通过地震波信号走时误差自动校正功能，在地震波信号接收时，自动剔除了雷管延时起爆期间的无用信号，减小了由于雷管延时所带来信号走时误差，提高了预报精度。

3、该延时测量仪除可应用于TSP超前地质预报中，还可应用于雷管延时误差测量，及其他地面地震勘探工程中。

附图说明

图1.现有信号触发与采集方式图；

图2.改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统示意图；

图3.改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统与方法流程图。

其中1.雷管，2.起爆器，3.触发器，4.主机，5.延时测量仪，6.定时器电路，7.信号触发电路。

具体实施方式

图1中，所示为现有技术中信号触发与采集方式图，包括起爆器2，起爆器2与触发器3连接，触发器3与雷管1和主机4连接。

图2中，改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统示意图，包括起爆器2，起爆器2与触发器3连接，触发器3和延时测量仪5连接，延时测量仪5分别与触发器3和主机5连接，并通过一个缠绕于炸药之上的闭合回路与雷管1相联系；所述的延时测量仪5内部包括有定时器电路和信号触发电路。所述的定时器电路6分别与缠绕于炸药上的导线闭合回路、外部的触发器3、内部的信号触发电路7相连接；所述的信号触发电路7与外部主机4相连接。

图3中，改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统与方法，改进的TSP超前地质预报信号触发与采集方法的实现包括如下步骤：

A、通过改进原TSP超前地质预报信号触发与接收系统，引入自主研发的延时测量仪5，延时测量仪5与触发器3和主机4相连，并通过缠绕于炸药之上的闭合回路与雷管发生联系；即原系统中触发器不再同时向雷管1和主机4发出触发信号，而是向雷管1和延时测量仪5发出触发信号；主机4不再与触发器发生直接联系，相应信号接收通道接收来自延时测量仪5的信号。

B、确保系统设置连接正确，起爆炸药放入炮孔内，炮孔内灌满水后，用起爆器2向触发器3发出起爆信号，触发器3同时向雷管1与延时测量仪5发出触发信号，延时测量仪开始计时(0时刻)。

C、由于雷管1具有延时误差，在接收到触发信号后零到几毫秒起爆，起爆的同时炸断与延时测量仪相连接的闭合回路，延时测量仪在电路断开的同时停止计时即t时刻，t为雷管延时误差；与此同时，延时测量仪向主机4发出触发信号，主机4接收到触发信号的同时开始采集地震波信号。至此，改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统完成一次地震波数据采集。

D、重复A-B-C过程23次，进而完成24个地震波信号数据的触发与接收。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统，其特征是，它包括延时测量仪，所述延时测量仪与炸药上缠绕的闭合回路连接，同时还分别与主机和触发器连接，所述炸药中设有雷管，雷管与触发器连接；触发器还与起爆器连接。

2.如权利要求1所述的一种改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统，其特征是，所述的延时测量仪内部包括有定时器电路与信号触发电路，所述的定时器电路分别与缠绕于炸药上的导线闭合回路、外部的触发器、内部的信号触发电路相连接；所述的信号触发电路与外部主机相连接。

3.如权利要求1所述的一种改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统的方法，其特征是，它包括如下步骤：

A、在原有改进的TSP超前地质预报信号触发与接收系统中，增设延时测量仪，所述的延时测量仪与触发器和主机相连，同时在设有雷管的炸药上连接有闭合回路；即原系统中触发器不再同时与雷管和主机连接并发出触发信号，而是与雷管和延时测量仪连接，并向其发出触发信号；主机不再与触发器连接发生直接联系，而接收来自延时测量仪的信号；

B、确保系统设置连接正确，起爆炸药放入炮孔内，在炮孔内灌满水后，用起爆器向触发器发出起爆信号，触发器同时向雷管与延时测量仪发出触发信号，延时测量仪开始计时，即开始计时时刻为0时刻；

C、由于雷管具有延时误差，在接收到触发信号后零到几毫秒起爆，起爆的同时炸断与延时测量仪相连接的闭合回路，延时测量仪在电路断开的同时停止计时即此刻为t时刻，t即为雷管延时误差；与此同时，延时测量仪向主机发出触发信号，主机收到触发信号的同时开始采集地震波信号，至此，系统完成一次地震波数据采集；

D、重复A-B-C过程多次，进而完成多组地震波信号数据的触发与接收。

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