仪器采用的是地震波反射原理。地震波在隧道掌子面后方一定范围内的钻孔中用小量炸药激发产生并在岩石中以球面波形式向四周传播。当地震波遇到岩石物性界面（即波阻抗差异界面，例如断层、岩石破碎带和岩性变化等）时，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质。反射地震信号将被高灵敏度的三分量传感器接收，转换成电信号并放大。三分量地震接收器在计算机的监控下采集这些震源所发出地震波沿隧道前方及四周区域传播而遭遇不良地质体（如地层层面、节理面，特别是断层破碎带界面和溶洞、暗河等）会产生反射波,这些反射波的传播速度、延迟时间，波形、强度和方向是与相应的不良地质体的性质和分布状况紧密相关的。通过反射时间与地震传播速度的换算就可以将反射界面的位置、与隧道轴线的夹角以及与掌子面的距离确定下来，同时还可以将隧道中存在的岩性变化带的位置方便地探测出来，故而能提供一种精确的隧道掌子面前方地质信息。反射信号的强弱与反射界面两侧的岩性有很大关系，反射界面两侧的岩性差异越大，反射回来的信号越强，预报的范围也就更大。

隧道属于地下建筑工程，其围岩地质情况复杂多变，可能会遇到断层破碎带、岩溶、松散地层、软土地层等不良地质体。如何准确地了解掌子面前方不良地质情况成为迫切需要解决的问题。通过地质超前探测，可以查明掌子面前方的地质构造、围岩性状、结构面发育特征，特别是溶洞、断层、各类破碎带以及岩体含水情况，以便及时、合理地提前安排施工进度，修正施工方案，采取有效的对策和施工方法，避免塌方、涌(突)水(泥)、岩爆等灾害，确保施工安全，加快施工进度，保证工程质量，降低建设成本，提高经济效益。 针对隧道地质超前工作的需要和隧道施工的特点，吉林大学工程技术研究所开发出TSP205地质超前预报仪和相关软件处理系统。该系统综合了国内外各种超前预报先进技术采用在隧道洞壁布置一排的风钻孔，在孔中激发、接受,不占用掌子面。不影响施工，预报距离大。特别适合在地质条件复杂地段隧道开挖中的坍塌、冒顶、涌水等地质灾害预报。因而可在公路、铁路和水电工程的地下隧道施工中广泛应用。