JPH0926353A

JPH0926353A - 多機能地震計

Info

Publication number: JPH0926353A
Application number: JP17605895A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Ito; 智博伊藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1995-07-12
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】多機能地震計に関し、地震データ分析機能、
アラーム機能、通信機能を持たせる。【解決手段】錘り１（ｍ₁〜ｍ₇）、片持梁２、歪ゲ
ージ３からなる複数のセンサを有するセンサ部４からの
歪信号（固有振動数ｆ₁〜ｆ₇）は増幅器５から換算器
１７に入り、加速度（α₁〜α₇）に変換され、表示装
置１６に表示される。歪信号のうち固有振動数の最も高
い信号ｆ₁は換算器１４で加速度α₁に変換され、トリ
ガ７でこのα₁が所定のレベルを超えるとトリガ信号を
出し、警報ブザー９、点滅灯１０、アナログレコーダ１
３、ラジオ１５を作動させ、更に、このトリガ信号で衛
星用発振器１１より電波１８を出し、自動車用受信器１
２を作動させるので従来にない機能で地震の対応が迅速
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地震を検知すると共
に、警報、記録、連絡、等の機能を有する多機能地震計
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の地震計の代表的な例としては、図
５に示す回転ドラム式地震計と図６に示す可動コイル形
速度地震計がある。図５における回転ドラム式地震計の
構造は、ベース２０に支持ばね１９で可動質量１８が支
持され、可動質量１８には針２３が取付けられ、この針
２３は、ベース２０に支持された回転ドラム１７の表面
に接している。このような地震計において、支持ばね１
９で支持された可動質量１８が地震の大きさに応じて振
動し、可動質量１８の先端に取付けられた針２３によっ
てその動きを回転ドラム１７に記録する。

【０００３】図６に示す可動コイル形速度地震計の構造
は、可動質量１８は支持ばね１９で固定部２３に支持さ
れており、可動質量１８に取付けられた取付部材２４の
先端部に取付けの可動コイル２２が固定された磁石２１
の溝部に移動可能に挿通されている。このような地震計
において、可動質量１８の取付部材２４の先端に取り付
けられた可動コイル２２が磁石２１内で動き、その時電
磁誘導作用によって発生する起電力から振れの大きさを
測る。

【０００４】このような地震計に関連した出願として
は、特開昭６０−１７７２８７号において地震データ収
録装置について、特開昭５５−７０６８５号において地
震時のエレベータの管制運転システムについて、特開昭
６１−１３７０２６号において振動変換器についてそれ
ぞれ開示されているが、これらの従来の地震計は、振動
波形や振幅の最大値に着目したもので、その記録精度の
向上に主眼を置いており非常に高価で、かつ波形の振動
数成分の分析機能やアラーム機能を有していない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の地
震計は主に記録精度が重視されており、地震計自体に、
地震動の振動数分析、その分析結果の表示機能を持って
いない。又、音や光を利用したアラーム機能との連動、
ラジオ、等の放送機能との連動、自動車への自動的連絡
機能を持っている地震計は実現していない。更に、記録
精度向上に注力するあまりに、非常に高価であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために、先端に錘り、基部に歪センサを有
し、それぞれ異なった固有振動数を有する複数の片持梁
からなるセンサ部、センサ部の信号を変換する第１，第
２の換算器、第１換算器からの信号を表示する表示装
置、第２換算器の信号を受け、駆動するトリガ及びトリ
ガの信号で駆動する警報手段からなる構成、又、警報手
段としてアラーム装置、放送装置、自動車用受信号を特
徴とする構成を提供する。

【０００７】即ち、本発明は、（１）先端に錘り、基部
に歪センサを取付け、それぞれ異なる長さと前記錘りに
より異なる固有振動数を有する複数の片持梁を配列して
なるセンサ部と；同センサ部の異なる固有振動により発
生する前記各歪センサからの歪信号を入力し、それら歪
信号を加速度信号に変換する第１の換算器と；同第１の
換算器からの信号を受け、前記各固有振動による加速度
レベルを表示する表示装置と；前記センサ部からの各歪
信号のうちで最大の固有振動数を有する信号を入力し、
加速度信号に変換する第２の換算器と；同第２の換算器
からの加速度信号を受け、同信号を所定のトリガレベル
と比較し、このレベルを超えると駆動信号を出力するト
リガと；同トリガからの駆動信号により駆動する警報手
段とを具備してなることを特徴とする多機能地震計を提
供する。

【０００８】（２）又、（１）の発明の警報手段の具体
的な装置としてブザー、点滅灯等のアラーム装置である
ことを特徴とする多機能地震計、又（３）警報手段とし
てラジオ、等の放送装置であることを特徴とする多機能
地震計、更に、（４）警報手段として発振器からの信号
を受けて作動する自動車用受信器であることを特徴とす
る多機能地震計も提供する。

【０００９】本発明はこのような手段により、（１）の
発明においては、地震が発生すると、各片持梁の先端の
錘りが振動し、各片持梁はそれぞれ異なった固有振動数
で振動し、その基部の各歪センサがその変位を検出す
る。これら各歪センサの歪信号は第１の換算器に入力
し、ここで、既知の各片持梁の錘りの質量、梁の長さ、
直径、ヤング率、断面２次モーメントより加速度に変換
され、表示装置に入力し、各固有振動による加速度を棒
グラフ等で表示する。

【００１０】一方、固有振動数は梁の直径、長さ、錘り
の質量、断面２次モーメント、等を調整することにより
任意の値に設定することができるので、特定の片持梁の
固有振動数を最も高い固有振動数、例えば５０Ｈｚに設
定しておくと、この振動の加速度が地震動の加速度とほ
ぼ一致する。従って、この加速度を用いて、アラーム等
の判断信号とすることができる。即ち、第２の換算器に
おいて、この最も高い固有振動数を有する片持梁の歪信
号を入力し、前述の第１換算器と同じ要領で加速度に変
換し、トリガに入力する。トリガではこの加速度信号を
あらかじめ設定したトリガレベルと比較し、このレベル
を超える場合には、駆動信号を出力し、この駆動信号で
警報手段が作動し、地震を知らせることになる。又、必
要に応じてこの駆動信号で加速度情報をアナログレコー
ダ、等に記録しておけば、後日の分析に役立つ。

【００１１】又、この警報手段の具体的な装置として、
（２）の発明ではブザー、点滅灯、等のアラーム装置で
あるので音や光により地震の発生が確実に知らされるこ
とになる。

【００１２】又、（３）の発明においては、警報手段が
ラジオ等の放送装置であるので、駆動信号で放送を開始
し、音声により地震情報が広範囲に伝えられる。

【００１３】更に、（４）の発明においては、警報手段
が自動車用の受信器であるので、トリガからの駆動信号
により、例えば、衛星通信用発信器を駆動し、電波を発
することにより走行中の自動車の受信器を作動させ、地
震情報が伝達される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係る多機能地震計のシステム構成を示すブ
ロック図である。図において、１は錘りで、片持梁２の
先端に固定されている。３は片持梁２の根元に貼付され
た歪ゲージで、矢視Ａ−Ａとして図２に示すようにｘ方
向、ｙ方向の２方向に貼付されている。これら錘り１の
質量がｍ₁〜ｍ₇で互に異なる質量であり、それらをお
のおの支持する長さの異る片持梁２、歪センサ３からな
る７組のセンサでセンサー部４を構成している。

【００１５】これらセンサー部４において、ｘ₁〜ｘ₇
は変位、Ｉ₁〜Ｉ₇は断面２次モーメント、ｆ₁〜ｆ₇
は固有振動数を示し、又、後述の換算器１７の入力ε_x1
〜ε _x7，ε_y1〜ε_y7は歪のｘ成分、ｙ成分を、α₁〜α
₇は加速度をそれぞれ示している。

【００１６】５はセンサー部４からの信号を増幅する増
幅器、６は増幅器５、その他の機器を駆動するバッテリ
ー、７はトリガ信号を発生するトリガ、８は後述する換
算器１４からの加速度信号の大小を判定するトリガレベ
ル、９は警報ブザー、１０は警報点滅灯、１１は衛星通
信用発信器、１２は自動車用受信器、１３はアナログレ
コーダ、１４は換算器、１５はラジオ、１６は表示装
置、１７は前述の換算器であり、歪信号を入力し、加速
度信号に変換する。１８は発振器１１の発生する電波で
ある。

【００１７】このような構成の多機能地震計において、
センサー部４は前述のように片持梁２と錘り１およびそ
の根元に貼付した歪ゲージ３から成り、歪ゲージ３はｘ
方向、ｙ方向の２方向に貼付してあり、得られた歪信号
は、バッテリー６で動く増幅器５に入力し、適切な大き
さの電気信号に変換される。

【００１８】変換された歪信号のうち、最も固有振動数
の大きいもののみまず換算器１４によって、ｘ，ｙ方向
の値をベクトル合成した後、加速度α₁に変換する。

【００１９】このα₁がトリガ７に入力し、ある設定レ
ベルを越えた場合にはトリガ７からトリガ信号が発生
し、これにより警報ブザー９、警報点滅灯１０、アナロ
グレコーダ１３、ラジオ１５が一斉に作動する。また、
同時に衛星通信用発信器１１が作動し、これからも自動
車に向けて電波１８が出され、自動車用受信器１２で受
信する。

【００２０】図３は換算器１４から出力する加速度信号
の波形図であり、トリガレベル８が設定されており、こ
の設定値を越えるとトリガ７がトリガ信号を発し、前述
のようにブザー９、点滅灯１０、等を作動させる。

【００２１】全歪信号は換算器１７によって、そのｘ成
分、ｙ成分からベクトル合成されるとともに、加速度信
号α₁，α₁＋α₂，α₁＋α₃，α₁＋α₄，α₁＋
α₅，α₁＋α₆，α₁＋α₇に換算され、表示装置１
６によってその最大値が棒グラフとして表示される。

【００２２】図４はこの表示装置１６の表示の一例を示
し、固有振動数ｆ₁〜ｆ₇に対する加速度を棒グラフ状
に表示している。

【００２３】次に、このような実施の形態における作用
を更に詳しく説明する。図２に示すように片持梁２の根
元には、ｘ方向、ｙ方向に歪ゲージ３が貼付してある。
錘りの質量ｍ、断面２次モーメントＩ、ヤング率Ｅ、固
有振動数ｆ、歪ε、加速度α、片持梁の長さｌ、片持梁
の直径ｄを用いれば固有振動数ｆは、次の（１）式で表
わされる。

【００２４】

【数１】

【００２５】一方、加速度αは次の（２）式で表わされ
る。

【００２６】

【数２】

【００２７】ここで、上記（２）式におけるεは次の
（３）式で表わされる。

【００２８】

【数３】

【００２９】地震時には、各錘り１は、次の（４）式に
示す運動方程式に従って、振動する。

【００３０】

【数４】

【００３１】上記の（４）式に従って、錘り１が振動
し、変位ｘが生ずると、片持梁２の根元に次の（５）式
で示す歪εが生ずる。

【００３２】

【数５】

【００３３】上記のように変位ｘによって生ずる歪を増
幅器５で増幅した後、換算器１４で（３）式に従って歪
のｘ成分、ｙ成分をベクトル合成し、（２）式に従って
この歪より加速度αが求められる。

【００３４】目標とする複数の固有振動数ｆ₁〜ｆ₇は
（１）式に従って片持梁２の直径、長さ、錘りの質量、
断面２次モーメントを調整することにより任意に設定可
能である。ここで、今最も高い固有振動数ｆ₁を５０Ｈ
ｚに設定しておくと、その加速度α₁が地震時の加速度
とほぼ一致する。従って、この加速度α₁を用いてアラ
ーム等の判断信号とすることができる。

【００３５】この加速度α₁をトリガ７に入力し、図３
に示すようにトリガ７において、α ₁があらかじめ設定
したトリガレベル８を越える場合には、警報ブザー９、
警報点滅灯１０、アナログレコーダ１３、ラジオ１５に
トリガ信号を送り、これらを起動する。また、衛星通信
用発信器１１が起動し、自動車に電波１８を送り自動車
用受信器１２がこの信号受信する。

【００３６】一方、換算器１７によって得られた加速度
α₁〜α₇は表示装置１６に入力し、前述の図４で示す
ように加速度の最大値を棒グラフ表示する。この時、慣
例により、ｆ₁〜ｆ₇に表示する加速度値は、α₁，α
₁＋α₂，α₁＋α₃，α₁＋α₄，α₁＋α₅，α₁
＋α₆，α₁＋α₇とする。

【００３７】なお、本実施の形態においては、換算器１
４と１７とで２個の換算器を用いた例で説明したが、こ
れらの機能を１個の換算器に持たせても良いものであ
る。

【００３８】上記に説明の実施の形態を要約すると次の
ような多機能地震計の構成を特徴とするものである。

【００３９】（１）振動数分析機能を持たせるため、そ
れぞれ異なった固有振動数ｆ₁〜ｆ ₇を有する先端に錘
り１（ｍ₁〜ｍ₇）を取り付けた片持梁２を複数個内蔵
し、それらの片持梁２の固定部にＸ，Ｙ２方向に感じる
歪ゲージ３を貼付するとともに、それらの検出する信号
を換算器１７で加速度信号に変換し、信号レベルに応じ
て加速度を表示する表示装置１６を設ける。

【００４０】（２）アラーム機能を持たせるため、上記
の複数の片持梁２のうち、最も固有振動数の高い梁の固
有振動数ｆ₁を換算器１４へ入力し、その加速度を求
め、トリガ７に入力し、トリガ７のトリガ信号で作動す
る警報ブザー９と警報点滅灯１０を設ける。更に、ラジ
オ１５に警報を伝える機能、データ分析用のアナログレ
コーダ１３も設ける。

【００４１】（３）同時に、このトリガ７の信号により
電波１８を発信し、自動車用受信器１２を作動させる衛
星通信用発振器１１も設ける。

【００４２】以上の（１），（２），（３）の構成によ
り、従来の地震計にない、地震時の振動分析機能、アラ
ーム機能、通信機能を持たせたので地震時の対応が迅速
にできるものである。

【００４３】

【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
は、先端に錘り、基部に歪センサを有し、それぞれ異な
った固有振動数を有する複数の片持梁からなるセンサ
部、センサ部の信号を変換する第１，第２の換算器、第
１換算器からの信号を表示する表示装置、第２換算器の
信号を受け、駆動するトリガ及びトリガの信号で駆動す
る警報手段からなる構成、又、警報手段の具体的装置と
してアラーム装置、放送装置、自動車用受信号を特徴と
する構成を提供したので、次のような効果を奏する。

【００４４】（１）警報手段を有するので所定の大きさ
の地震が発生すると同時に地震発生が知らされるので対
応が迅速にできる。又、表示装置には、各振動数成分に
対する加速度レベルが例えば棒グラフ表示されるため、
地震時のどの周波数成分が最も大きいかが直ちに判定で
きる。又、トリガ信号によりアナログレコーダを作動さ
せ、加速度情報を記録させるようにすれば後の分析が可
能である。

【００４５】（２）警報手段としてアラーム装置を用い
ると、警報ブザーが鳴り、警報点滅灯も点滅するため就
寝中でも地震の発生を知ることができ、また、耳の良く
聞こえない人でも地震が発生したことがわかり逃げる準
備ができる。

【００４６】（３）ラジオ、等の放送装置を警報手段と
する場合には、ラジオの起動により広い範囲に地震の発
生を知らせることができると共に他の情報を即座に入手
できる。

【００４７】（４）警報手段として自動車用受信器を適
用する場合には、衛星を使った通信により、一般には自
動車走行中には分かりにくい地震情報レベルが分かる。

【００４８】（５）更に、本発明の地震計はセンサー部
として歪ゲージ等のセンサを用いているので従来の地震
計に比べ全体コストが安い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る多機能地震計のシ
ステム構成図である。

【図２】図１における歪ゲージの貼付状態を示すＡ−Ａ
矢視図である。

【図３】図１における換算器の出力である加速度信号の
波形図である。

【図４】図１における表示装置の表示例を示す図であ
る。

【図５】従来の回転ドラム式地震計の構成図である。

【図６】従来の可動コイル形速度地震計の構成図であ
る。

【符号の説明】

１錘り２片持梁３歪ゲージ４センサー部５増幅器６バッテリー７トリガ８トリガレベル９警報ブザー１０警報点滅灯１１衛星通信用発信器１２自動車用受信器１３アナログレコーダ１４，１７換算器１５ラジオ１６表示装置１８電波

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０８Ｂ 21/00 Ｇ０８Ｂ 21/00 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に錘り、基部に歪センサを取付け、
それぞれ異なる長さと前記錘りにより異なる固有振動数
を有する複数の片持梁を配列してなるセンサ部と；同セ
ンサ部の異なる固有振動により発生する前記各歪センサ
からの歪信号を入力し、それら歪信号を加速度信号に変
換する第１の換算器と；同第１の換算器からの信号を受
け、前記各固有振動による加速度レベルを表示する表示
装置と；前記センサ部からの各歪信号のうちで最大の固
有振動数を有する信号を入力し、加速度信号に変換する
第２の換算器と；同第２の換算器からの加速度信号を受
け、同信号を所定のトリガレベルと比較し、このレベル
を超えると駆動信号を出力するトリガと；同トリガから
の駆動信号により駆動する警報手段とを具備してなるこ
とを特徴とする多機能地震計。
【請求項２】前記警報手段はブザー、点滅灯等のアラ
ーム装置であることを特徴とする請求項１記載の多機能
地震計。
【請求項３】前記警報手段はラジオ、等の放送装置で
あることを特徴とする請求項１記載の多機能地震計。
【請求項４】前記警報手段は発振器からの信号を受け
て作動する自動車用受信器であることを特徴とする請求
項１記載の多機能地震計。