專利名稱：一種改進的tsp超前地質預報信號觸發與接收系統與方法
技術領域：
本發明涉及地質預報信號觸發與接收系統及方法，尤其涉及一種改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統與方法。
背景技術：
隧道施工過程中，經常發生不良地質體所導致的突水、突泥、塌方等地質災害，TSP 超前地質預報是隧道施工期長期超前地質預報應用最為廣泛的一種方法，該方法屬于非破壞性物探類探測法，能夠對掌子面前方150m范圍內的不良地質進行預測預報，是隧道信息化施工與動態設計的不可或缺的部分，可有效指導施工，保證施工安全，規避大型地質災害風險，減少施工期人員傷亡與經濟損失。目前采用的改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統與方法具有一定的局限性，主要表現為1.由于TSP超前地質預報中廣泛采用雷管起爆延時較大，即使是瞬發電雷管也具有零到幾毫秒的起爆延時，以地震波波速3000m/s 6000m/s為例計算，延時誤差Ims時， 地震波單道信號反射偏移誤差可達3m，嚴重影響預報精度；2.采用延時誤差滿足隧道地震勘探的要求的、高精度瞬發電雷管觸發，延時誤差雖可控制小至零點幾微秒，但成本高于普通工業用電雷管。
發明內容
本發明的目的是為克服目前采用的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統地震波信號走時誤差大、預報準確性與精度低的缺點；解決由于普通工業用雷管起爆延時長、延時不一致、地震波信號走時誤差大、預報準確性與精度低，而高精度勘探用瞬發雷管成本高等問題；提供一種較傳統方式經濟、準確、精度高的地震波信號觸發與接收系統及方法，采用普通工業用雷管起爆炸藥、觸發信號，引入自主研發的延時測量儀測量雷管延時誤差，并改變傳統的信號傳輸模式，測量并消除雷管延時誤差影響；雷管起爆后，由延時測量儀向主機發出觸發信號，主機開始接收地震波信號，保證炸藥起爆與地震波記錄的同時性，最大限度的降低地震波信號走時誤差，有效提高預報精確度和準確度。為實現上述目的，本發明采用下述技術方案一種改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統，它包括延時測量儀，所述延時測量儀與炸藥上纏繞的閉合回路連接，同時還分別與主機和觸發器連接，所述炸藥中設有雷管，雷管與觸發器連接；觸發器還與起爆器連接。所述的延時測量儀內部包括有定時器電路與信號觸發電路；所述的定時器電路分別與纏繞于炸藥上的導線閉合回路、外部的觸發器、內部的信號觸發電路相連接；所述的信號觸發電路與外部主機相連接。一種改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統的方法，它包括如下步驟A、在原有TSP超前地質預報信號觸發與接收系統中，增設延時測量儀，所述的延時測量儀與觸發器和主機相連，同時在設有雷管的炸藥上連接有閉合回路；即原系統中觸發器不再同時與雷管和主機連接并發出觸發信號，而是與雷管和延時測量儀連接，并向其發出觸發信號；主機不再與觸發器連接發生直接聯系，而接收來自延時測量儀的信號；B、確保系統設置連接正確，起爆炸藥放入炮孔內，在炮孔內灌滿水后，用起爆器向觸發器發出起爆信號，觸發器同時向雷管與延時測量儀發出觸發信號，延時測量儀開始計時，即開始計時時刻為0時刻；C、由于雷管具有延時誤差，在接收到觸發信號后零到幾毫秒起爆，起爆的同時炸斷與延時測量儀相連接的閉合回路，延時測量儀在電路斷開的同時停止計時即此刻為t時刻，t即為雷管延時誤差；與此同時，延時測量儀向主機發出觸發信號，主機收到觸發信號的同時開始采集地震波信號，至此，系統完成一次地震波數據采集；D、重復A-B-C過程，進而完成多組地震波信號數據的觸發與接收。進一步說明具體的工作過程是起爆器向觸發器發出起爆信號后，觸發器向雷管和延時測量儀發出觸發信號，延時測量儀定時器電路啟動，計時開始即0時刻；雷管在接到觸發器所發出的觸發信號后，由于延時誤差原因，零到幾毫秒后才會起爆，起爆的同時引爆炸藥，并炸斷纏繞于炸藥之上的、與延時測量儀定時電路相連接的閉合回路，延時測量儀停止計時即t時刻，t即為雷管延時誤差；延時測量儀停止計時的同時向主機發出觸發信號， 主機開始采集地震波信號。本發明的有益效果是，所涉及的一種改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統及方法，解決了 TSP超前地質預報中雷管延時誤差測量與地震波信號走時自動校正難題，與前人研究相比，所獲得的地震波信號走時誤差小，使超前地質預報精度得到提高，并降低了 TSP超前地質預報對雷管的延時誤差要求。采用改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統實現走時誤差自校正，即能保證預報精度，又能放寬對雷管起爆延時的要求，節省成本。即1、降低了 TSP超前地質預報對雷管的要求，使用普通工業用電雷管基礎上，即可測量雷管延時，同時自動校正地震波信號走時誤差，便于現場施作，節約成本。2、通過地震波信號走時誤差自動校正功能，在地震波信號接收時，自動剔除了雷管延時起爆期間的無用信號，減小了由于雷管延時所帶來信號走時誤差，提高了預報精度。3、該延時測量儀除可應用于TSP超前地質預報中，還可應用于雷管延時誤差測量，及其他地面地震勘探工程中。
圖1.現有信號觸發與采集方式圖；圖2.改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統示意圖；圖3.改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統與方法流程圖。其中1.雷管，2.起爆器，3.觸發器，4.主機，5.延時測量儀，6.定時器電路，7.信號觸發電路。
具體實施例方式圖1中，所示為現有技術中信號觸發與采集方式圖，包括起爆器2，起爆器2與觸發器3連接，觸發器3與雷管1和主機4連接。圖2中，改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統示意圖，包括起爆器2，起爆器2與觸發器3連接，觸發器3和延時測量儀5連接，延時測量儀5分別與觸發器3和主機 5連接，并通過一個纏繞于炸藥之上的閉合回路與雷管1相聯系；所述的延時測量儀5內部包括有定時器電路和信號觸發電路。所述的定時器電路6分別與纏繞于炸藥上的導線閉合回路、外部的觸發器3、內部的信號觸發電路7相連接；所述的信號觸發電路7與外部主機4 相連接。圖3中，改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統與方法，改進的TSP超前地質預報信號觸發與采集方法的實現包括如下步驟A、通過改進原TSP超前地質預報信號觸發與接收系統，引入自主研發的延時測量儀5，延時測量儀5與觸發器3和主機4相連，并通過纏繞于炸藥之上的閉合回路與雷管發生聯系；即原系統中觸發器不再同時向雷管1和主機4發出觸發信號，而是向雷管1和延時測量儀5發出觸發信號；主機4不再與觸發器發生直接聯系，相應信號接收通道接收來自延時測量儀5的信號。B、確保系統設置連接正確，起爆炸藥放入炮孔內，炮孔內灌滿水后，用起爆器2向觸發器3發出起爆信號，觸發器3同時向雷管1與延時測量儀5發出觸發信號，延時測量儀開始計時(0時刻)。C、由于雷管1具有延時誤差，在接收到觸發信號后零到幾毫秒起爆，起爆的同時炸斷與延時測量儀相連接的閉合回路，延時測量儀在電路斷開的同時停止計時即t時刻，t 為雷管延時誤差；與此同時，延時測量儀向主機4發出觸發信號，主機4接收到觸發信號的同時開始采集地震波信號。至此，改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統完成一次地震波數據采集。D、重復A-B-C過程23次，進而完成24個地震波信號數據的觸發與接收。上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
權利要求
1.一種改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統，其特征是，它包括延時測量儀， 所述延時測量儀與炸藥上纏繞的閉合回路連接，同時還分別與主機和觸發器連接，所述炸藥中設有雷管，雷管與觸發器連接；觸發器還與起爆器連接。
2.如權利要求1所述的一種改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統，其特征是， 所述的延時測量儀內部包括有定時器電路與信號觸發電路，所述的定時器電路分別與纏繞于炸藥上的導線閉合回路、外部的觸發器、內部的信號觸發電路相連接；所述的信號觸發電路與外部主機相連接。
3.如權利要求1所述的一種改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統的方法，其特征是，它包括如下步驟A、在原有改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統中，增設延時測量儀，所述的延時測量儀與觸發器和主機相連，同時在設有雷管的炸藥上連接有閉合回路；即原系統中觸發器不再同時與雷管和主機連接并發出觸發信號，而是與雷管和延時測量儀連接，并向其發出觸發信號；主機不再與觸發器連接發生直接聯系，而接收來自延時測量儀的信號；B、確保系統設置連接正確，起爆炸藥放入炮孔內，在炮孔內灌滿水后，用起爆器向觸發器發出起爆信號，觸發器同時向雷管與延時測量儀發出觸發信號，延時測量儀開始計時，即開始計時時刻為0時刻；C、由于雷管具有延時誤差，在接收到觸發信號后零到幾毫秒起爆，起爆的同時炸斷與延時測量儀相連接的閉合回路，延時測量儀在電路斷開的同時停止計時即此刻為t時刻，t 即為雷管延時誤差；與此同時，延時測量儀向主機發出觸發信號，主機收到觸發信號的同時開始采集地震波信號，至此，系統完成一次地震波數據采集；D、重復A-B-C過程多次，進而完成多組地震波信號數據的觸發與接收。
全文摘要
本發明涉及一種改進的TSP超前地質預報信號觸發與接收系統與方法，它包括延時測量儀，它與設有雷管的炸藥上連接有閉合回路，同時還分別與主機和觸發器連接，所述觸發器與雷管連接；觸發器還與起爆器連接。用起爆器向觸發器發出起爆信號，觸發器同時向雷管與延時測量儀發出觸發信號，延時測量儀開始計時，由于雷管具有延時誤差，起爆的同時炸斷與延時測量儀相連接的閉合回路，延時測量儀在閉合回路炸斷的同時停止計時并向主機發出觸發信號，主機收到觸發信號的同時開始采集地震波信號。系統完成一次地震波數據采集；重復進行可采集多組數據。本發明對雷管類型的要求低，便于現場施作，減小了傳統信號觸發與接收方式的走時誤差，提高了預報精度。
文檔編號G01V1/16GK102426385SQ20111027621
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月17日 優先權日2011年9月17日
發明者原小帥, 周宗青, 李利平, 李術才, 許振浩, 隋斌 申請人:山東大學