1.引言
隨著國內(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驗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(zhǔn)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(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(zhǔn)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(yuǎn)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(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(fù)方向的變化，都可以可靠觸發(fā)。
外觸發(fā)：以外部輸入的一個信號（如起爆器開關(guān)）作為觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)時間為基準(zhǔn)，設(shè)定到某一時刻，達(dá)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(jìn)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(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(jìn)行調(diào)節(jié)，也可以使用掌上電腦PDA進(jìn)行調(diào)整，同時還支持無線傳輸，在連接無線模塊情況下，遠(yuǎn)程對參數(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(jìn)行，如一個月，對于采集的容量會要求很大，可能達(dá)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(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)的實時存盤功能，可以同步實時的記錄信號，超大容量，只受擴(kuò)展計算機(jī)的硬盤容量限制，而現(xiàn)在計算機(jī)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(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(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)行預(yù)測振速、安全距離、裝藥量，從而進(jìn)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(jìn)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）
圖（1） 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
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）
圖（2） v-ρ曲線圖
安全裝藥量的預(yù)測圖：見圖（3）
圖（3）安全裝藥量的預(yù)測圖
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?jǐn)?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(jī)啟動實時監(jiān)測后，無人職守，在整個施工進(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)，測試數(shù)據(jù)完整準(zhǔn)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(zhǔn)確，便捷。基于虛擬儀器平臺的測振設(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(qiáng)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(xiàn)
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
（轉(zhuǎn)載）
