摘要 本文闡述了工程爆破振動(dòng)檢測(cè)中一些新型的設(shè)備和技術(shù)，主要以四川拓普測(cè)控科技有限公司的爆破振動(dòng)檢測(cè)產(chǎn)品在工程爆破測(cè)試中的實(shí)際應(yīng)用為例，論述了各項(xiàng)新設(shè)備和新技術(shù)的功能特點(diǎn)及工作原理。該系列的檢測(cè)設(shè)備主要有以下一些特點(diǎn):智能化、便攜、大容量、方便靈活的參數(shù)設(shè)置、完善的數(shù)據(jù)后處理功能等，并在工程爆破實(shí)際監(jiān)測(cè)中取得了良好的效果。 關(guān)鍵詞 工程爆破振動(dòng)測(cè)試、便攜式、智能化、數(shù)據(jù)采集。 [b]1.引言 [/b] 隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，越來越多的爆破工程和爆破實(shí)驗(yàn)在城市和有重要工程建筑的地方進(jìn)行，由于爆破所產(chǎn)生的振動(dòng)所產(chǎn)生的危害比較突出，所以對(duì)于爆破振動(dòng)對(duì)于建筑的影響也受到更多的關(guān)注。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了很多種的振動(dòng)測(cè)試儀器，對(duì)于工程的監(jiān)測(cè)也實(shí)現(xiàn)了不同程度的智能化測(cè)試，而針對(duì)爆破中的各種復(fù)雜情況，新的測(cè)振設(shè)備采取了一系列的新的技術(shù)，更為準(zhǔn)確和方便地實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)的測(cè)量和分析。 2. 新型測(cè)振儀的特點(diǎn)和技術(shù) 2.1 更高的分辨率 測(cè)振儀的分辨率是影響測(cè)振儀器精確程度的一個(gè)重要指標(biāo)，更高的分辨率下儀器本身的量化誤差減小，同等工藝水平下信噪比提升，線性度更優(yōu)，從而使得在測(cè)振儀這個(gè)環(huán)節(jié)所引起的系統(tǒng)誤差更小，使測(cè)得的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。以四川拓普測(cè)控的測(cè)振系列產(chǎn)品如UBOX-5016，UBOX-20016，PCBOX-10016 UDAQ-10016，等都是采用16位的分辨率，在直流精度都控制在0.2%以內(nèi)，遠(yuǎn)小于傳感器的誤差。 2.2 多種參數(shù)的同時(shí)測(cè)量 爆破工程中需要測(cè)試的量越來越多，各種參量需要的傳感器也不一樣，而且對(duì)于監(jiān)測(cè)人員來說，更希望使用一臺(tái)儀器即可解決所有的測(cè)量問題，所以基于虛擬儀器平臺(tái)的設(shè)備相對(duì)專用設(shè)備來說有更高的通用性和優(yōu)勢(shì)，可以搭載不同的傳感器來構(gòu)成多參量的綜合測(cè)試系統(tǒng)，同時(shí)也是面向未來的測(cè)試儀器，可以應(yīng)對(duì)可能的一些新增的測(cè)試工作。 2.3 多種可靠的觸發(fā)方式 在測(cè)振實(shí)驗(yàn)中，由于信號(hào)的不可復(fù)現(xiàn)性，一次性捕捉到信號(hào)顯得十分重要，而作為自動(dòng)記錄的測(cè)振儀設(shè)備，針對(duì)不同的測(cè)試環(huán)境，也需要有多種可靠的觸發(fā)方式。 內(nèi)觸發(fā)方式：以信號(hào)值達(dá)到某一條件而觸發(fā)的方式，通常是在某通道設(shè)定一個(gè)觸發(fā)門限，如某個(gè)電平值，再加上振動(dòng)波型增大或減小的條件，如上升沿或下降沿等，形成觸發(fā)判定，從而引起觸發(fā)，開始記錄。 新的測(cè)振設(shè)備如UBOX5016的內(nèi)觸發(fā)方式是可以設(shè)定所有通道可同時(shí)引起觸發(fā)，設(shè)定的電平值也增加到兩個(gè)，觸發(fā)的邏輯也由單一的上升沿或下降沿增加到了上升下降同時(shí)可用，這樣在信號(hào)不管是正方向還是負(fù)方向的變化，都可以可靠觸發(fā)。 外觸發(fā)：以外部輸入的一個(gè)信號(hào)（如起爆器開關(guān)）作為觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，信號(hào)來即刻開始記錄，常分為通斷觸發(fā)或電平上升下降觸發(fā)。 定時(shí)觸發(fā)：以設(shè)備內(nèi)部時(shí)間或GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為基準(zhǔn)，設(shè)定到某一時(shí)刻，達(dá)到該時(shí)刻時(shí)，設(shè)備自動(dòng)記錄。 2.4 信號(hào)的浮點(diǎn)放大采集 由于測(cè)量之前的信號(hào)大小不確定性，所以固定量程在測(cè)量振動(dòng)的時(shí)候有一定的局限性，新型的測(cè)振設(shè)備在這方面的增加了浮點(diǎn)放大功能，即預(yù)先開啟浮點(diǎn)功能后，設(shè)備可以根據(jù)實(shí)際測(cè)量信號(hào)的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)量程的大小，對(duì)信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)，有效地避免了測(cè)量波型由于量程原因被削頂?shù)默F(xiàn)象，保證了數(shù)據(jù)的完整性，同時(shí)簡(jiǎn)化了測(cè)量的操作，做到了更加智能化，人性化。 2.5 靈活的參數(shù)設(shè)置方式 爆破現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性決定了預(yù)先設(shè)定的參數(shù)不一定十分的合適，那么就需要在現(xiàn)場(chǎng)靈活的設(shè)置測(cè)振儀的參數(shù)。 現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)節(jié)參數(shù)可能是其中的幾個(gè)項(xiàng)目，也可能是一整套的參數(shù)，調(diào)節(jié)的方式可以與計(jì)算機(jī)連接進(jìn)行，也可以獨(dú)立進(jìn)行。 以UBOX-5016為例，設(shè)備本身可以存貯4套采集參數(shù)，支持一鍵調(diào)用，操作簡(jiǎn)單可靠；參數(shù)設(shè)置還可以通過現(xiàn)場(chǎng)連接筆記本電腦進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可以使用掌上電腦PDA進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)還支持無線傳輸，在連接無線模塊情況下，遠(yuǎn)程對(duì)參數(shù)設(shè)置，遙控控制采集等。 2.6 多段記錄和可擴(kuò)展超大容量 實(shí)際測(cè)量環(huán)境的干擾和噪聲信號(hào)往往會(huì)造成誤觸發(fā)，如果只有一次觸發(fā)起點(diǎn)，誤觸發(fā)會(huì)使得真實(shí)的爆破振動(dòng)信號(hào)來的時(shí)候，設(shè)備已經(jīng)停止記錄，從而沒有采集到真實(shí)信號(hào)。 解決的方式可以是在采集長(zhǎng)度內(nèi)將記錄分成多個(gè)段，每一個(gè)段的起點(diǎn)都需要滿足觸發(fā)條件，這樣的設(shè)置可以使得在有干擾的情況下，即使被誤觸發(fā)了幾段，剩下的記錄段還是可以完整記錄真實(shí)振動(dòng)信號(hào)的波形。 同時(shí)，由于一些振動(dòng)監(jiān)測(cè)需要長(zhǎng)時(shí)間、不間斷的進(jìn)行，如一個(gè)月，對(duì)于采集的容量會(huì)要求很大，可能達(dá)到數(shù)百G，此時(shí)測(cè)振設(shè)備單一的存貯單元很可能不夠，容量的擴(kuò)展就很必要。像UBOX-5016、UBOX-20016，UDAQ-10016，PCBOX等設(shè)備都支持?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存盤功能，可以同步實(shí)時(shí)的記錄信號(hào)，超大容量，只受擴(kuò)展計(jì)算機(jī)的硬盤容量限制，而現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的硬盤通產(chǎn)都可以做得比較大，所以能夠滿足長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)任務(wù)要求。 2.7 多種電源方式 測(cè)振設(shè)備通常是在爆破現(xiàn)場(chǎng)使用，所以在此工作模式下基本上是以本身的電池供電，普通的干電池容量有限，更換操作麻煩，正逐步被可充電電池代替。在電源的處理方式上我們遵循一些更為經(jīng)濟(jì)方便的原則，優(yōu)先使用外部供電，如直流電源、USB口供電，在沒有交流電源時(shí)才使用電池供電。 另外，在電池供電時(shí)，如果電池電壓下降到一定程度，會(huì)對(duì)測(cè)振精度造成影響，如果電壓下降到很低時(shí)會(huì)影響儀器正常工作，所以為保證實(shí)測(cè)結(jié)果精度，一般要求有合適的欠壓指示。 2.8 完善的數(shù)據(jù)后處理和分析預(yù)測(cè) 數(shù)據(jù)后處理要求專業(yè)，規(guī)范，符合國(guó)家相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)兼顧到易用性，操作的簡(jiǎn)明等要求。 以拓普測(cè)控的爆破專用軟件BM View為例，該軟件不但實(shí)現(xiàn)了對(duì)于硬件的控制、波形的顯示、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的輸出等基本的功能，同時(shí)針對(duì)爆破測(cè)振的特點(diǎn)和爆破安全規(guī)程的要求對(duì)數(shù)據(jù)后處理和分析作了一些優(yōu)化。如主振頻率的自動(dòng)分析和獲取，最大振速的自動(dòng)獲取，數(shù)據(jù)的項(xiàng)目化管理，波形的一次微、積分，矢量合成，幅度、功率譜，V-ρ圖，自動(dòng)生成完整報(bào)告等。 對(duì)于爆破的分析和預(yù)測(cè)方面，既可以根據(jù)薩道夫斯基公式輸入理論上的K、α值進(jìn)行預(yù)測(cè)振速、安全距離、裝藥量，從而進(jìn)行爆破方案的設(shè)計(jì)，又可以以實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)來計(jì)算出實(shí)際的K、α值，進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)測(cè)和計(jì)算，調(diào)整相關(guān)的爆破參數(shù)，保障周邊建筑的安全。 3 應(yīng)用案例 項(xiàng)目：實(shí)際監(jiān)測(cè)某工程多次施工爆破的振動(dòng)對(duì)于周圍建筑的影響 監(jiān)測(cè)點(diǎn)：主要測(cè)點(diǎn)分布在距離爆心100-150m的范圍，有學(xué)校，廠房，民居等，還有一個(gè)重點(diǎn)試驗(yàn)室在施工期間需要長(zhǎng)期監(jiān)控，共5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)； 監(jiān)測(cè)的量：主要是振速、振動(dòng)加速度作為參考； 安全振速：主要結(jié)構(gòu)為混凝土結(jié)構(gòu)，安全振速取下限3cm/s； 選用監(jiān)測(cè)設(shè)備：UBOX-5016及配套速度傳感器、加速度傳感器及恒流源設(shè)備連接示意圖如下：圖（1） 振速和安全裝藥量的預(yù)測(cè)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件和爆破安全規(guī)程，預(yù)測(cè)的理論預(yù)測(cè)的K、α值取300，1.9，ρ=Q1/3/R取0.01到0.1范圍內(nèi)。 使用BM View中專用分析軟件的振速預(yù)測(cè)功能，得到相應(yīng)v-ρ曲線：（圖2） 安全裝藥量的預(yù)測(cè)圖：見圖（3） 查得距離R=100m時(shí)，裝藥量Q=695Kg，此時(shí)振速為3cm/s； 實(shí)際測(cè)量結(jié)果：在實(shí)際的爆破過程中，裝藥量控制在600 Kg左右，部分?jǐn)?shù)據(jù)： 最大振速1.445cm/s，主振頻率15.25Hz； 實(shí)測(cè)K、α值為211，1.94，跟理論值約有偏差； 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)部分：UBOX測(cè)振儀聯(lián)機(jī)啟動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)后，無人職守，在整個(gè)施工進(jìn)程中共進(jìn)行的十幾次爆破，工期持續(xù)約1周，所有爆破完整記錄，最大振速都在安全范圍內(nèi)，測(cè)試數(shù)據(jù)完整準(zhǔn)確。 4 結(jié)論 爆破測(cè)振的設(shè)備和技術(shù)正越來越向智能化，人性化方向發(fā)展，各項(xiàng)新技術(shù)的采用使得爆破振動(dòng)的監(jiān)測(cè)更加準(zhǔn)確，便捷。基于虛擬儀器平臺(tái)的測(cè)振設(shè)備也在不斷的發(fā)展過程中考慮到了更多實(shí)際測(cè)量的因素，同時(shí)結(jié)合了本身軟件靈活、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，具有實(shí)用、可靠、精確、方便的優(yōu)勢(shì)，在各行業(yè)的測(cè)試領(lǐng)域得到了廣泛成功的應(yīng)用。 參考文獻(xiàn) GB6722-2003 爆破安全規(guī)程 孟吉復(fù)等 爆破測(cè)試技術(shù) 冶金工業(yè)出版社