摘要 本文闡述了工程爆破振動檢測中一些新型的設(shè)備和技術(shù)，主要以四川拓普測控科技有限公司的爆破振動檢測產(chǎn)品在工程爆破測試中的實際應(yīng)用為例，論述了各項新設(shè)備和新技術(shù)的功能特點及工作原理。該系列的檢測設(shè)備主要有以下一些特點: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，并在工程爆破實際監(jiān)測中取得了良好的效果。 關(guān)鍵詞 工程爆破振動測試、便攜式、智能化、數(shù)據(jù)采集。 [b]1.引言 [/b] 隨著國內(nèi)經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，越來越多的爆破工程和爆破實驗在城市和有重要工程建筑的地方進行，由于爆破所產(chǎn)生的振動所產(chǎn)生的危害比較突出，所以對于爆破振動對于建筑的影響也受到更多的關(guān)注。目前國內(nèi)已經(jīng)有了很多種的振動測試儀器，對于工程的監(jiān)測也實現(xiàn)了不同程度的智能化測試，而針對爆破中的各種復(fù)雜情況，新的測振設(shè)備采取了一系列的新的技術(shù)，更為準確和方便地實現(xiàn)了振動的測量和分析。 2. 新型測振儀的特點和技術(shù) 2.1 更高的分辨率 測振儀的分辨率是影響測振儀器精確程度的一個重要指標，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)，從而使得在測振儀這個環(huán)節(jié)所引起的系統(tǒng)誤差更小，使測得的數(shù)據(jù)更為準確。以四川拓普測控的測振系列產(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)，遠小于傳感器的誤差。 2.2 多種參數(shù)的同時測量 爆破工程中需要測試的量越來越多，各種參量需要的傳感器也不一樣，而且對于監(jiān)測人員來說，更希望使用一臺儀器即可解決所有的測量問題，所以基于虛擬儀器平臺的設(shè)備相對專用設(shè)備來說有更高的通用性和優(yōu)勢，可以搭載不同的傳感器來構(gòu)成多參量的綜合測試系統(tǒng)，同時也是面向未來的測試儀器，可以應(yīng)對可能的一些新增的測試工作。 2.3 多種可靠的觸發(fā)方式 在測振實驗中，由于信號的不可復(fù)現(xiàn)性，一次性捕捉到信號顯得十分重要，而作為自動記錄的測振儀設(shè)備，針對不同的測試環(huán)境，也需要有多種可靠的觸發(fā)方式。 內(nèi)觸發(fā)方式：以信號值達到某一條件而觸發(fā)的方式，通常是在某通道設(shè)定一個觸發(fā)門限，如某個電平值，再加上振動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)定所有通道可同時引起觸發(fā)，設(shè)定的電平值也增加到兩個，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可用，這樣在信號不管是正方向還是負方向的變化，都可以可靠觸發(fā)。 外觸發(fā)：以外部輸入的一個信號（如起爆器開關(guān)）作為觸發(fā)標準，信號來即刻開始記錄，常分為通斷觸發(fā)或電平上升下降觸發(fā)。 定時觸發(fā)：以設(shè)備內(nèi)部時間或GPS標準時間為基準，設(shè)定到某一時刻，達到該時刻時，設(shè)備自動記錄。 2.4 信號的浮點放大采集 由于測量之前的信號大小不確定性，所以固定量程在測量振動的時候有一定的局限性，新型的測振設(shè)備在這方面的增加了浮點放大功能，即預(yù)先開啟浮點功能后，設(shè)備可以根據(jù)實際測量信號的大小，自動調(diào)節(jié)量程的大小，對信號進行自適應(yīng)，有效地避免了測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，同時簡化了測量的操作，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)場靈活的設(shè)置測振儀的參數(shù)。 現(xiàn)場的調(diào)節(jié)參數(shù)可能是其中的幾個項目，也可能是一整套的參數(shù)，調(diào)節(jié)的方式可以與計算機連接進行，也可以獨立進行。 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，操作簡單可靠；參數(shù)設(shè)置還可以通過現(xiàn)場連接筆記本電腦進行調(diào)節(jié)，也可以使用掌上電腦PDA進行調(diào)整，同時還支持無線傳輸，在連接無線模塊情況下，遠程對參數(shù)設(shè)置，遙控控制采集等。 2.6 多段記錄和可擴展超大容量 實際測量環(huán)境的干擾和噪聲信號往往會造成誤觸發(fā)，如果只有一次觸發(fā)起點，誤觸發(fā)會使得真實的爆破振動信號來的時候，設(shè)備已經(jīng)停止記錄，從而沒有采集到真實信號。 解決的方式可以是在采集長度內(nèi)將記錄分成多個段，每一個段的起點都需要滿足觸發(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振動信號的波形。 同時，由于一些振動監(jiān)測需要長時間、不間斷的進行，如一個月，對于采集的容量會要求很大，可能達到數(shù)百G，此時測振設(shè)備單一的存貯單元很可能不夠，容量的擴展就很必要。像UBOX-5016、UBOX-20016，UDAQ-10016，PCBOX等設(shè)備都支持數(shù)據(jù)的實時存盤功能，可以同步實時的記錄信號，超大容量，只受擴展計算機的硬盤容量限制，而現(xiàn)在計算機的硬盤通產(chǎn)都可以做得比較大，所以能夠滿足長時間的監(jiān)測任務(wù)要求。 2.7 多種電源方式 測振設(shè)備通常是在爆破現(xiàn)場使用，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，在沒有交流電源時才使用電池供電。 另外，在電池供電時，如果電池電壓下降到一定程度，會對測振精度造成影響，如果電壓下降到很低時會影響儀器正常工作，所以為保證實測結(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 數(shù)據(jù)后處理要求專業(yè)，規(guī)范，符合國家相關(guān)的法規(guī)和標準，同時兼顧到易用性，操作的簡明等要求。 以拓普測控的爆破專用軟件BM View為例，該軟件不但實現(xiàn)了對于硬件的控制、波形的顯示、數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)的輸出等基本的功能，同時針對爆破測振的特點和爆破安全規(guī)程的要求對數(shù)據(jù)后處理和分析作了一些優(yōu)化。如主振頻率的自動分析和獲取，最大振速的自動獲取，數(shù)據(jù)的項目化管理，波形的一次微、積分，矢量合成，幅度、功率譜，V-ρ圖，自動生成完整報告等。 對于爆破的分析和預(yù)測方面，既可以根據(jù)薩道夫斯基公式輸入理論上的K、α值進行預(yù)測振速、安全距離、裝藥量，從而進行爆破方案的設(shè)計，又可以以實測的數(shù)據(jù)來計算出實際的K、α值，進行相關(guān)的監(jiān)測和計算，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 項目：實際監(jiān)測某工程多次施工爆破的振動對于周圍建筑的影響 監(jiān)測點：主要測點分布在距離爆心100-150m的范圍，有學(xué)校，廠房，民居等，還有一個重點試驗室在施工期間需要長期監(jiān)控，共5個監(jiān)測點； 監(jiān)測的量：主要是振速、振動加速度作為參考； 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：根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件和爆破安全規(guī)程，預(yù)測的理論預(yù)測的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)測功能，得到相應(yīng)v-ρ曲線：（圖2） 安全裝藥量的預(yù)測圖：見圖（3） 查得距離R=100m時，裝藥量Q=695Kg，此時振速為3cm/s； 實際測量結(jié)果：在實際的爆破過程中，裝藥量控制在600 Kg左右，部分數(shù)據(jù)： 最大振速1.445cm/s，主振頻率15.25Hz； 實測K、α值為211，1.94，跟理論值約有偏差； 實時監(jiān)測部分：UBOX測振儀聯(lián)機啟動實時監(jiān)測后，無人職守，在整個施工進程中共進行的十幾次爆破，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)，測試數(shù)據(jù)完整準確。 4 結(jié)論 爆破測振的設(shè)備和技術(shù)正越來越向智能化，人性化方向發(fā)展，各項新技術(shù)的采用使得爆破振動的監(jiān)測更加準確，便捷?；谔摂M儀器平臺的測振設(shè)備也在不斷的發(fā)展過程中考慮到了更多實際測量的因素，同時結(jié)合了本身軟件靈活、功能強大的特點，具有實用、可靠、精確、方便的優(yōu)勢，在各行業(yè)的測試領(lǐng)域得到了廣泛成功的應(yīng)用。 參考文獻 GB6722-2003 爆破安全規(guī)程 孟吉復(fù)等 爆破測試技術(shù) 冶金工業(yè)出版社