JPH07113671B2 - 震度計及び該震度計を用いた装置 - Google Patents
震度計及び該震度計を用いた装置Info
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- JPH07113671B2 JPH07113671B2 JP1125343A JP12534389A JPH07113671B2 JP H07113671 B2 JPH07113671 B2 JP H07113671B2 JP 1125343 A JP1125343 A JP 1125343A JP 12534389 A JP12534389 A JP 12534389A JP H07113671 B2 JPH07113671 B2 JP H07113671B2
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は震度計に関し、特に震動の加速度値を震動周期
で補正し震度換算する方式の震度計に関するものであ
る。
で補正し震度換算する方式の震度計に関するものであ
る。
従来この種の分野の技術としては、「震度観測検討委員
会報告書震度観測検討委員会」（昭和62年２月）に開示
されたものがあった。
会報告書震度観測検討委員会」（昭和62年２月）に開示
されたものがあった。
上記文献に開示されたものは、体感や被害状況判断で定
義されている「震度」を計測可能な震度加速度値と震動
周期値の２量で定義することによって震度計への方向付
けを示すものである。
義されている「震度」を計測可能な震度加速度値と震動
周期値の２量で定義することによって震度計への方向付
けを示すものである。
従来、物理量による震度換算は、震動加速度のみによっ
て行なうものが一般的であったが、換算された震度と、
上記体感による本来の震度と相違する場合が多かった。
上記文献においては、この相違を少なくするため、震動
周期を取り入れ加速度による換算値を補正する方式を示
したものである。
て行なうものが一般的であったが、換算された震度と、
上記体感による本来の震度と相違する場合が多かった。
上記文献においては、この相違を少なくするため、震動
周期を取り入れ加速度による換算値を補正する方式を示
したものである。
この周期補正方式による震度計の実現上問題になるのは
周期の測定方法である。
周期の測定方法である。
地震動波形は不規則振動波形てあり、従来その周期の測
定技術として、ゼロクロス法、FFTによるスペクトル分
析法などがある。
定技術として、ゼロクロス法、FFTによるスペクトル分
析法などがある。
ゼロクロス法は、加速度即ち力の方向の反転を検出する
という点で体感の周期に近いものであるが、技術的には
雑音による測定誤差を伴う他、一周期毎にしか測定値を
得られない欠点がある。
という点で体感の周期に近いものであるが、技術的には
雑音による測定誤差を伴う他、一周期毎にしか測定値を
得られない欠点がある。
FFT法は或る時間幅内のスペクトル分析により、その時
間幅内の卓越周期を算出するものであるが、連続的測定
には不向きであり、装置も複雑となる。
間幅内の卓越周期を算出するものであるが、連続的測定
には不向きであり、装置も複雑となる。
また、周期を連続的に測定する従来技術として、多数の
帯域フィルタを用い周波数要素を分解し、その振幅比較
により卓越周期を求める方法があるが、測定精度を上げ
るためには、帯域フィルタの数も多くなり現実的でな
い。
帯域フィルタを用い周波数要素を分解し、その振幅比較
により卓越周期を求める方法があるが、測定精度を上げ
るためには、帯域フィルタの数も多くなり現実的でな
い。
また、震度計の用途としては、本来の震度測定の他に地
震防災システムの中での地震検知センサとして用途があ
る。震度の測定値は、地震終了後に得られる形式でもよ
いが、地震防災用として他設備の制御や安全管理に用い
るためには、時間変化に対する即応性が求められ、装置
としても極力簡潔な構成であることが要求される。しか
しながら、上記従来の周期測定技術を用いて、周期補正
方式の震度計を実現するためには種々の難点がある。
震防災システムの中での地震検知センサとして用途があ
る。震度の測定値は、地震終了後に得られる形式でもよ
いが、地震防災用として他設備の制御や安全管理に用い
るためには、時間変化に対する即応性が求められ、装置
としても極力簡潔な構成であることが要求される。しか
しながら、上記従来の周期測定技術を用いて、周期補正
方式の震度計を実現するためには種々の難点がある。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記周期測
定上の問題点を除去するために、簡単な回路構成で平均
ゼロクロス周期を測定する手段を用いて周期補正した震
度を連続的に測定できる震度計を提供することを目的と
する。
定上の問題点を除去するために、簡単な回路構成で平均
ゼロクロス周期を測定する手段を用いて周期補正した震
度を連続的に測定できる震度計を提供することを目的と
する。
上記課題を解決するため本発明は、加速度値と周期値か
ら震度を計測する周期補正方式の震度計において、加速
度計で計測された入力加速度信号の実効値を計測する手
段と、入力加速度信号の時間微分信号の実効値を計測す
る手段と、２つの実効値を演算して平均ゼロクロス周期
を算出する手段と、加速度計で計測された入力加速度の
ベクトル合成により合成振幅を得る手段と、合成振幅と
平均ゼロクロス周期とから震度を演算する手段を具備す
ることを特徴とする。
ら震度を計測する周期補正方式の震度計において、加速
度計で計測された入力加速度信号の実効値を計測する手
段と、入力加速度信号の時間微分信号の実効値を計測す
る手段と、２つの実効値を演算して平均ゼロクロス周期
を算出する手段と、加速度計で計測された入力加速度の
ベクトル合成により合成振幅を得る手段と、合成振幅と
平均ゼロクロス周期とから震度を演算する手段を具備す
ることを特徴とする。
上記の如く周期補正方式の震度計を構成することによ
り、入力加速度信号の実効値と入力加速度信号の時間微
分信号の実効値とを演算して平均ゼロクロス周期を算出
するので、ゼロクロス周期を平均ゼロクロス周期の形で
連続測定することが可能となり、該平均ゼロクロス周期
と合成振幅とから震度を連続的に計測することができ
る。
り、入力加速度信号の実効値と入力加速度信号の時間微
分信号の実効値とを演算して平均ゼロクロス周期を算出
するので、ゼロクロス周期を平均ゼロクロス周期の形で
連続測定することが可能となり、該平均ゼロクロス周期
と合成振幅とから震度を連続的に計測することができ
る。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係る震度計の構成を示すブロツク図で
あって、水平直交２成分の地震動加速度のベクトル合成
値と平均ゼロクロス周期による周期補正方式震度計の構
成を示すものである。加速度計１は東西（Ｅ−Ｗ）及び
南北（Ｎ−Ｓ）方向に配置された２台の加速度計１−1,
1−２で構成され、各々の出力は増幅器２によって所定
のレベルに増幅された後、ベクトル合成回路３によって
合成振幅Ａとなって震度演算回路４と制御回路11に与え
られる。制御回路11は入力レベルを常時監視して、地震
の発生、終了を判定するものであり、最大値検出回路８
の動作制御を行なう。
あって、水平直交２成分の地震動加速度のベクトル合成
値と平均ゼロクロス周期による周期補正方式震度計の構
成を示すものである。加速度計１は東西（Ｅ−Ｗ）及び
南北（Ｎ−Ｓ）方向に配置された２台の加速度計１−1,
1−２で構成され、各々の出力は増幅器２によって所定
のレベルに増幅された後、ベクトル合成回路３によって
合成振幅Ａとなって震度演算回路４と制御回路11に与え
られる。制御回路11は入力レベルを常時監視して、地震
の発生、終了を判定するものであり、最大値検出回路８
の動作制御を行なう。
一方増幅器２の出力の内１成分は実効値演算回路6aと微
分回路５に与えられ、微分回路５の出力は実効値演算回
路6bに与えられる。この２つの実効値演算回路6a及び実
効値演算回路6bは同一特性を有するものであり、各々の
出力Ｘ及びは加速度信号の実効値及び微分信号の実効
値である。この２つの実効値出力X,は周期演算回路７
によって後述する式（10）の演算により平均ゼロクロス
周期０として前述の震度演算回路４に与えられる。以
下平均ゼロクロス周期０の演算原理を説明する。
分回路５に与えられ、微分回路５の出力は実効値演算回
路6bに与えられる。この２つの実効値演算回路6a及び実
効値演算回路6bは同一特性を有するものであり、各々の
出力Ｘ及びは加速度信号の実効値及び微分信号の実効
値である。この２つの実効値出力X,は周期演算回路７
によって後述する式（10）の演算により平均ゼロクロス
周期０として前述の震度演算回路４に与えられる。以
下平均ゼロクロス周期０の演算原理を説明する。
前述のように地震動波形は第２図に示すように一般に不
規則振動波形であり、その分析にはフーリェスペクトル
分析が行なわれる。波形の瞬時値を時間の関数ｘ（ｔ）
で表わし、任意の時刻t0から、時間幅Ｔの範囲について
フーリェ展開することにより、着目範囲におけるｘ
（ｔ）は、式（１）のようにＮ個のスペクトルで表わす
ことができる。
規則振動波形であり、その分析にはフーリェスペクトル
分析が行なわれる。波形の瞬時値を時間の関数ｘ（ｔ）
で表わし、任意の時刻t0から、時間幅Ｔの範囲について
フーリェ展開することにより、着目範囲におけるｘ
（ｔ）は、式（１）のようにＮ個のスペクトルで表わす
ことができる。
ここで、ｋは１〜ｎの整数で、AK,θＫは各スペクトル
の振幅及び位相角である。ｆは基本波スペクトル（Ｋ＝
１）の周波数であり、着目する時間幅Ｔの逆数（1/T）
である。Ｔは測定対象周期範囲の上限値とする。また、
地震動波形は直流成分は殆ど含まれないため式（１）は
直流分を含まない表現を用いている。
の振幅及び位相角である。ｆは基本波スペクトル（Ｋ＝
１）の周波数であり、着目する時間幅Ｔの逆数（1/T）
である。Ｔは測定対象周期範囲の上限値とする。また、
地震動波形は直流成分は殆ど含まれないため式（１）は
直流分を含まない表現を用いている。
式（１）において、ｘ（ｔ）の０≦ｔ≦Ｔでの実効値を
Ｘとすれば、次の関係がある。
Ｘとすれば、次の関係がある。
……（２） ここにAK(rms)は各々スペクトルの実効値 である。
式（１）で表わされる合成波のゼロクロス数を求めるた
め、各スペクトルを実効値Ｘ（共通），周波数kf,継続
時間TKの波に置きかえ、時間列に並べかえてみる（第３
図参照） 各波のTKを対応するAK(rms)で表わし、 TK（AK(rms)/X）Ｔ ……（４） とすれば、この並べかえは式（１）と近似的に等価であ
る。
め、各スペクトルを実効値Ｘ（共通），周波数kf,継続
時間TKの波に置きかえ、時間列に並べかえてみる（第３
図参照） 各波のTKを対応するAK(rms)で表わし、 TK（AK(rms)/X）Ｔ ……（４） とすれば、この並べかえは式（１）と近似的に等価であ
る。
式（４）でTKとＴとの関係は式（３）を用いて、 の関係が得られる。
周波数kfの波が、TKの間にゼロクロスする数は、１往復
を１回と数えればkf・TK回である。
を１回と数えればkf・TK回である。
時間Ｔでの合成波の全ゼロクロス数をN0とすれば、式
（４）と式（５）から、 従って、平均ゼロクロス周期を０とすれば となる。
（４）と式（５）から、 従って、平均ゼロクロス周期を０とすれば となる。
ここで式（１）の時間微分を計算すると 微分波の実効値をとすれば式（２）と同様に であり、式（７）の０は式（10）で表わすことができ
る。０ ＝（２πＸ）／ ……（10） 式（10）は平均ゼロクロス周期が入力波形信号と、その
微分波形信号の各実効値から演算できることを示すもの
である。実効値を測定する場合の時定数は測定対象とす
る最大周期Ｔを基準に設定すればよく、入力波形信号の
時間経過と共に平均ゼロクロス周期を移動的に連続的に
第１図の周期演算回路７の出力０として測定すること
ができる。
る。０ ＝（２πＸ）／ ……（10） 式（10）は平均ゼロクロス周期が入力波形信号と、その
微分波形信号の各実効値から演算できることを示すもの
である。実効値を測定する場合の時定数は測定対象とす
る最大周期Ｔを基準に設定すればよく、入力波形信号の
時間経過と共に平均ゼロクロス周期を移動的に連続的に
第１図の周期演算回路７の出力０として測定すること
ができる。
震度演算回路４は前述の加速度合成振幅Ａと上記０に
所定の演算を行なって震度Ｉを算出する。上記震度観測
検討委員会報告書では、式（11）でＩを定義している。
所定の演算を行なって震度Ｉを算出する。上記震度観測
検討委員会報告書では、式（11）でＩを定義している。
Ｉ＝2logA＋0.7＋logK・Ｔ ……（11） ここで、Ｋは定数、Ｔは周期である。
Ｔを０に書きかえ式（11）を整理すれば、 Ｉ≒log5KA2 ０ ……（12） となる。
震度演算回路４の出力Ｉは最大値検出回路８にあたえら
れる。最大値検出回路８は前述の制御回路11によって制
御されており、地震発生毎に時間経過に追従した最大震
度IMAXを更新記憶し、地震終了後データをクリアする。
れる。最大値検出回路８は前述の制御回路11によって制
御されており、地震発生毎に時間経過に追従した最大震
度IMAXを更新記憶し、地震終了後データをクリアする。
最大震度IMAXは表示器９でデータとして表示されると共
に、警報出力回路10によって震度値に応じた段階別に警
報信号として外部に出力され、各種制御に用いられる。
に、警報出力回路10によって震度値に応じた段階別に警
報信号として外部に出力され、各種制御に用いられる。
第１図に示す構成の震度計は、プリンタ、時計、レコー
ダ等を付加することにより、データ及び時刻の印字又は
震動波形の記録等の機能を容易に付加することができ
る。また、計測された震度値を小数点以下を四捨五入し
て震度階として計測を行なうことも容易である。
ダ等を付加することにより、データ及び時刻の印字又は
震動波形の記録等の機能を容易に付加することができ
る。また、計測された震度値を小数点以下を四捨五入し
て震度階として計測を行なうことも容易である。
以上説明したように本発明によれば、下記のような優れ
た効果が得られる。
た効果が得られる。
（１）体感との対応のよい、ゼロクロス周期を平均ゼロ
クロス周期の形で連続測定することによって周期補正方
式の震度計を、市販の部品を用いて簡易に構成し、提供
できる。
クロス周期の形で連続測定することによって周期補正方
式の震度計を、市販の部品を用いて簡易に構成し、提供
できる。
（２）また、簡単な地震防災システムの地震警報及び各
種制御を行なわせる装置として利用も可能となる。
種制御を行なわせる装置として利用も可能となる。
（３）また、震度階計測器への応用も容易に可能とな
る。
る。
第１図は本発明に係る震度計の構成を示すブロツク図、
第２図は地震動波形例を示す図、第３図は波形スペクト
ル説明図である。 図中、１……加速度計、２……増幅器、３……ベクトル
合成回路、４……震度演算回路、５……微分回路、6a…
…実効値演算回路、6b……実効値演算回路、７……周期
演算回路、８……最大値検出回路、９……表示器、10…
…警報出力回路、11……制御回路。
第２図は地震動波形例を示す図、第３図は波形スペクト
ル説明図である。 図中、１……加速度計、２……増幅器、３……ベクトル
合成回路、４……震度演算回路、５……微分回路、6a…
…実効値演算回路、6b……実効値演算回路、７……周期
演算回路、８……最大値検出回路、９……表示器、10…
…警報出力回路、11……制御回路。
Claims (3)
- 【請求項１】加速度値と周期値から震度を計測する周期
補正方式の震度計において、加速度計で計測された入力
加速度信号の実効値を計測する手段と、該入力加速度信
号の時間微分信号の実効値を計測する手段と、前記２つ
の実効値を演算して平均ゼロクロス周期を算出する手段
と、前記加速度計で計測された入力加速度のベクトル合
成により合成振幅を得る手段と、該合成振幅と平均ゼロ
クロス周期とから震度を演算する手段を具備することを
特徴とする震度計。 - 【請求項２】請求項（１）記載の震度計に表示器及び警
報出力回路を付加し、地震警報及び各種制御を行なうこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項３】請求項（１）記載の震度計で計測された震
度値の小数点以下を四捨五入する手段を付加し、震度階
を測定することを特徴とする装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1125343A JPH07113671B2 (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | 震度計及び該震度計を用いた装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1125343A JPH07113671B2 (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | 震度計及び該震度計を用いた装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02302687A JPH02302687A (ja) | 1990-12-14 |
| JPH07113671B2 true JPH07113671B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=14907771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1125343A Expired - Lifetime JPH07113671B2 (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | 震度計及び該震度計を用いた装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113671B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6358923B2 (ja) * | 2014-10-28 | 2018-07-18 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 | 地震警報システム |
| JP2016205920A (ja) * | 2015-04-20 | 2016-12-08 | 株式会社ミツトヨ | 地震強度値算出システム及び地震強度値算出方法 |
| JP2023147459A (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-13 | オムロン株式会社 | 感震センサおよび地震検知方法、地震検知プログラム |
-
1989
- 1989-05-17 JP JP1125343A patent/JPH07113671B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02302687A (ja) | 1990-12-14 |
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