遥控爆炸系统的TB信号测试

摘 要：只有达到同步采集即激发源激发的时间和仪器开始采集数据的时间达到一致，才能说明采集的数据是真实有效的，而要实现同步采集就要靠遥控爆炸系统，所以遥控爆炸系统对于地震数据的真实性起到了决定性的作用，而遥控爆炸系统主要是由编译码器和无线通讯设备组成，文章主要对遥控爆炸系统的几种测试方法进行分析比对，希望能进一步完善测试方法以达到更好的效果。

关键词：遥控爆炸系统；同步采集；编译码器

爆炸信号同步性决定了地震记录数据的质量，只有是同步采集的数据才能有效的反映地下岩层的构造，而要证实数据是同步采集完成的只有对遥控爆炸系统进行测试，也就是对遥控爆炸系统同步性的测试，即由译码器产生的验证TB和编码器产生的钟TB的时差数据要达到行业标准所要求的范围以内。在地震采集中，译码器产生的验证TB会实时的传送给编码器，然后在编码器中跟编码器产生的钟TB的时间进行比较，然后由仪器进行初步处理比对。正是由于爆炸信号一致性的重要，所以在野外施工时都要求做开工测试，并且每月都有月检甚至有的甲方要求日检。

1 遥控爆炸系统的概况及控制过程

炸药震源同步控制系统也叫遥控爆炸系统，是地震勘探的主要辅助设备之一，随着地震勘探技术和地震仪器的不断发展，并为了满足勘探市场的需求，遥控爆炸系统从高压炮盒发展到无线电控制的智能遥控爆炸系统。

遥控爆炸系统由编码器、译码器和电台通讯设备组成，编码器在仪器车上，译码器跟随炮点移动，由于两者不在同一个地点，所以需要通过无线电台进行通讯以及信号数据的传输和返回。在仪器车上的编码器接收到地震仪器发出的点火命令以后通过无线电台向译码器发送同步码和启动码，译码器接收、解编、验证启动码后再确认与编码器的同步，然后产生译码器钟TB，同时编码器也会向仪器发送钟TB，采集系统就开始采集地震数据，与此同时高压作用到雷管而起爆所产生的验证TB和井口信号通过电台返回给编码器进行处理。编码器与译码器其实是相同的，只是改变参数设置成了编码器或者译码器，目前常用的编译码器有SHOT PRO、SHOT PRO II和BOOM BOX三种类型。

2 常用的遥控爆炸系统测试方法

2.1 示波器回路法

20世纪60年代，在勘探事业发展的初期，是使用的矿用爆炸机引爆电雷管。用雷管线在炸药包外困成死结，另用一块1.5V电池接到仪器的示波器检流计回路，当雷管线被炸断时所产生的负脉冲就被当作是爆炸信号。这种方法可能会因为炮线捆扎不紧而炸不断雷管线或者下药等过程中造成了雷管线的破皮短路或者漏电等现象而造成了断点不清或者无信号返回。虽然勘探初期所使用的这种测试方法的废炮率很高，但是记录的却是真正无误的起爆信号。随着技术的发展，对于环境和安全的高要求，这种既麻烦又危险的方法已经不再使用了。

2.2 雷管电阻测试法

由于单次反射法被多次覆盖勘探所代替，对于爆炸机的要求也越来越高，进而诞生出了高压爆炸机。高压爆炸机起爆电路上串联了一个变压器，起爆电流通过变压器时会感应一个信号，就以此信号代替起爆的真实信号，但是有一个前提，就是在300V高压下引爆两发毫秒级电雷管的时差为1ms，以此为基础的验证TB信号才能代替起爆的真实信号，否则就是假信号，所采集的数据也是虚假的。

测试遥控爆炸机时，首先在高压点火端的两个接线柱上直接接上一个几欧姆或者十几欧姆的电阻，或者用雷管线在安全距离以外连接一发雷管，在跟仪器确认爆炸机序列号是正确的以后便可充电等待，仪器发出点火信号引爆电阻或者雷管，引爆后通过无线通讯设备回传给仪器，仪器记录数据进行分析，验证爆炸机是否合格，然后连续进行五次，并且要求五次是连续合格才算是测试成功。这种方法其实是在模拟地震生产，跟真正的生产原理是一样的，区别在于只用仪器的辅助道记录了TB信号数据而没有采集生产数据，而且在野外施工过程中如果出现连续五炮没有TB信号或者出现延迟那这五炮全部是废炮，不予采用。由于这种方法方便快捷而且雷管和电阻的成本低廉，所以是现在国内外比较主流的一种测试爆炸机的方法。但是高压爆炸机其实是爆炸机内部电路的电容在完全充电后再放电引爆电雷管，引爆电雷管或者击穿电阻后爆炸机译码器产生的验证TB返回编码器，但是无论是电雷管还是电阻都有一定的阻抗，要击穿就必然会花费一定的时间，而这段时间无形中就会延长了验证TB和钟TB的时差。经多次反复试验证明，这个时差是很微小的，达到了微秒级，不会影响生产数据的真实性，否则也不会在国内外广泛的运用，而且现在所使用的Pelten公司生产的SHOT PRO系列能通过软件调整TB延迟。但是如果设备存在老旧或维修不善等问题也会发生时差超标的现象，而且经过仪器初级处理后的这个微秒级的时差是看不出来的，所以一旦出现这个现象还仍然在继续生产的话就会发生生产事故造成巨大的经济损失，如果没有及时发现而上交的地质数据有误也会对以后油气储藏的判断造成不可估量的影响。现在有一些国外的甲方公司已经不认可这种爆炸机测试方法了。

2.3 电感效应法

在初中我们就学过电感和互感，而且电流的传播速度在电阻很小的情况下几乎相当于光速，以这种近乎于光速的互感效应产生的信号能极大的满足目前对于爆炸机同步性的时差范围的测试。检波器内部磁芯就是由磁缸和磁靴组成的，本身就是一个很强的磁场，磁缸外部缠绕着漆包线。所以就想到了利用电感产生信号来测试遥控爆炸系统，如图1所示。

在爆炸机点火端连接一段约50cm长的雷管线并将中间部分在检波器外壳处缠绕。由于点火的瞬时电流最大能达到40A，如果直接施加到采集单元上会击穿电路板或者保护电路，这也是不将高压点火柱直接连接到采集单元而是通过互感效应将电流进行衰减后再连接到采集单元的原因。自制的雷管线线圈和检波器磁芯线圈形成了两个同轴的互感线圈，因为电流大小和线圈缠绕匝数成反比，检波器磁芯的线圈匝数达到上千，所以雷管线缠绕15圈到20圈即可，不能缠绕过多，否则衰减电流不够小的话会烧坏采集单元，如图2所示。

爆炸机充电后由仪器发出点火命令，雷管线圈的两端电压瞬间由400V高压衰减到0，电流也由强变弱，产生一个变化的磁场，必然也会在检波器内部线圈感应出一个由强变弱的电流，但是电流流向刚好相反，连接检波器的采集单元则将这次电流变化的规律及强度由两次光电转换后传送给仪器进行分析。仪器记录的高压起跳时间就是爆炸机的点火时间。通过实验对比，高压信号在验证TB和钟TB之间，是完全符合技术指标的。需要额外说明一点就是，由电磁学中的左手定理我们可以知道，检波器磁芯起跳方向取决于雷管线的绕向和高压点火柱的连接方向即磁感线方向和电流方向，野外生产中一般都是要求采集道初至是下跳，所以如果绘制出的数据纸质记录显示是上跳，排除检波器芯体焊反等问题，只需将点火柱两端接线调换改变雷管线圈的电流流向即可出现下跳，如图3所示。

3 结语

爆炸信号是衡量地震采集数据真实与否的一个十分重要的标量，它能确保原始采集数据的准确无误，它包含在地震采集的每一炮的资料里面，所以按要求应当在现场实时进行的，但是目前为了追求效益一般只是在开工后的前几炮会认真比对，而且要每一炮都比对确实工作量比较大。不过出现差错的话一天的辛苦工作都会被全盘否决，因此要引起施工人员相当的重视。本文的测试方法提供一些参考，随着技术的发展应该会有更方便实用更科学的方法出现。