JPH1090429A - 地震検出器及び地震警報方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】応答性が良く、比較的製造コストが低く、ｐ波
を検出して次に起こる地震を事前に警告するのに非常に
有効な地震検出器を及び地震警報器を得ること。 【解決手段】地震の第１動を検出しアラームを発生させ
る圧電変換器を利用する地震活動検出器であって、音声
発生アラームが設定点レベルを超える地震の第１動の検
出に対応して導通される事前設定点レベルを調整するた
めのポテンショメータを有する。このようにして、本地
震検出器を持つ地域の居住者は、到来する地震のより破
壊的な二番目のすなわち第２動に対して警告を受けるこ
とになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的に地震検出器
の新規で有用な改良に関するものであり、特に、地震の
第１動による初期の振動を検出し、振動がある事前設定
閾値レベルを超えた時にアラームを発する目的で圧電変
換器を利用する改良地震検出器に関するものである。

【０００２】

【発明の属する技術分野】中程度以上のマグニチュード
の地震、例えばリヒター尺度で５．０以上のものは、通
常第一波成分と第二波成分を含むことが良く知られてい
る。しばしば第１動またはｐ波と呼ばれる第一波成分
は、専門的には第２動またはｓ波と呼ばれる第二波より
かなり速く伝わる。

【０００３】中程度以上のマグニチュードの地震のｐ波
はｓ波の約二倍の速度で進むという事実のため、次のよ
うないくつかの提案があった。すなわち、この事実を利
用して、ｐ波の存在を検出しそれによって地域の居住者
に到来するより破壊的なｓ波に対して告示する地震検出
器を使用するというものである。

【０００４】このような地震アラームを提供する試みの
一つの例は、オーリンキー（Ｏｒｌｉｎｋｙ）らの地震
検出器に関する米国特許Ｎｏ．５，００１，４６６（１
９９１年３月１９日）である。しかし本検出器は、他の
先行技術の検出器の典型であるが、垂直配列に位置する
水銀型スイッチを利用しており、地震活動の際に水銀が
流動してその結果、回路の遮断を引き起こすことがあっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】オーリンキー特許のこ
の型の地震検出器は、次のようないくつかの難点があ
る。すなわち、応用が限定されているという事実があ
る。さらに、地震波がセンサーの軸に直角に進むときに
しか感度が発揮されない。加えて、オーリンキー型の検
出器や先行技術の他の検出器では、機械的センサーを利
用しており、製造に比較的コストがかかり、複雑な機械
的可動要素を含まない検出器よりさらに故障しやすい。

【０００６】現在、応答性が良く、比較的製造コストが
低く、ｐ波を検出して次に起こる地震を事前に警告する
のに非常に有効な地震検出器に対する需要が存在する。
この発明は上記のごとき事情に鑑みてなされたものであ
って、応答性が良く、比較的製造コストが低く、ｐ波を
検出して次に起こる地震を事前に警告するのに非常に有
効な地震検出器及び地震警報方法を提供することを目的
とするものである

【０００７】。

【課題を解決するための手段】この目的に対応して、こ
の発明の地震検出器は、事前設定閾値レベルを超えるｐ
波の存在を検出でき、より破壊的なｓ波の到来以前にア
ラームを発生できる地震検出器であって、 ａ）ｐ波の存在が検出可能でそれに対応してｐ波電気信
号の発生が可能な圧電変換器と、 ｂ）閾値参照信号を提供する手段と、 ｃ）ｐ波電気信号を比較し、もし本ｐ波電気信号が参照
信号を超えれば本ｐ波は事前設定閾値レベルを超える検
出器手段と、 ｄ）操作上前記検出器手段に接続され、もし本ｐ波信号
が事前設定閾値レベルを超えた場合、音声アラームを発
生させるように導通されるアラーム手段から構成される
ことを特徴としている。またこの発明の地震検出器は、
構造要素の固定位置に設置し、事前設定閾値レベルを超
る地震活動ｐ波の存在を検出する地震検出器であって、 ａ） ｐ波の存在が検出可能でそれに対応してｐ波電気
信号の発生が可能な圧電変換器と、 ｂ） ｐ信号が事前設定閾値レベルを超えたか否かを決
定するために前記変換器に操作上接続される閾値レベル
決定手段と、 ｃ） 操作上本閾値レベル決定手段に接続され、上記決
定をなす閾値レベル決定手段と協調して作動し、もしｐ
波が事前設定閾値レベルを超えた場合イネーブル信号を
発生するコントローラと、 ｄ） 操作上前記コントローラに接続され、音声アラー
ムを発生させるためのイネーブル信号を受けるアラーム
手段から構成されることを特徴としている。またこの発
明の地震警報方法は、事前設定閾値レベルを超える地震
活動からのｐ波の存在を検出し、これらのｐ波に続くよ
り破壊的なｓ波の到来を告示する方法であって、 ａ） ｐ波の存在を圧電変換器で検出し、 ｂ） 地震活動で生じる本ｐ波の存在検出に対応してｐ
波電気信号を発生させ、 ｃ） 閾値参照電圧信号を提供し、 ｄ） かく発生させたｐ波電気信号を参照信号と比較
し、本ｐ波信号が参照信号を超えたか否かを決定し、か
つかくしてそれが事前設定閾値レベルを超えたか否かを
決定し、 ｅ） もし実際に本ｐ波信号が参照信号を超えかくして
事前設定閾値レベルを超えた場合、音声アラームを発生
させることを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を説明
する。（発明の概要）本発明は、事前設定閾値を超える
ｐ波の存在を検出し、よりさらに破壊的なｓ波の到来以
前にアラームを発生させることが可能な地震検出器に関
するものである。専門的には第１動（ｐｒｉｍｕｓ ｗ
ａｖｅｓ）として知られるｐ波が、同じく第２動（ｓｅ
ｃｕｎｄｕｓ ｗａｖｅｓ）として知られるｓ波の約二
倍の速度で伝わることは周知の事実である。

【０００９】従って、この事実を利用して、次の一瞬に
迫ってくるｓ波の到来を各個人に警告する音声アラーム
を発生させることが可能である。このようにして、各個
人は、より破壊的なｓ波の到来以前に、危険な場所から
避難できる機会を与えられる。

【００１０】本発明の地震検出器は、構造は簡単である
が操作上高い信頼性を持つ。本地震検出器は、ｐ波、す
なわち第１動の存在を検出でき、またそれに対応してｐ
波電気信号を発生できる圧電変換器を有する。本検出器
は閾値参照信号を発生する手段から成る。本信号を発生
する本手段は、電圧源であり、参照信号の大きさを調整
するポテンショメータを含む。このようにして、閾値レ
ベル信号の大きさを調整することが可能である。

【００１１】本発明の地震検出器は、ｐ波電気信号を参
照信号と比較する検出器回路から成り、もしｐ波電気信
号が参照信号を超えると、ｐ波信号はそれによって事前
設定閾値レベルを超えることになる。本発明の検出器は
さらに、操作上検出器に接続され、もしｐ波が事前設定
閾値レベルを超えた場合に音声アラームを発生するよう
に導通されたアラームから成る。

【００１２】圧電変換器で発生した信号は信号回路によ
り実際に調整され、参照信号と比較する前に可変ゲイン
増幅器で増幅される。本発明のさらに好適な実施例で
は、本回路は、入来信号のゲインを調整し、それによっ
て事前設定閾値レベルを変化させるように、加減ポテン
ショメータを有する。

【００１３】本発明の重要な要素の一つは、マイクロプ
ロセッサのような、検出されたｐ波信号の受信を可能に
するマイクロコントローラである。かくして、もしｐ波
信号がマイクロコントローラで設定された事前設定閾値
レベルを超えた場合、マイクロコントローラはゲート可
能圧電アラームに対しイネーブル信号を発生する。これ
は音声アラーム信号を発生させる。

【００１４】従ってこの発明の重要な目的の一つは、よ
り破壊的な第２動の到来以前に第１動の存在を検出し、
それによって警告を発することができ、かつ第１動の検
出に対応してｐ波電気信号を発生するための圧電変換器
を利用する地震検出器と方法を提供することである。 （好適な実施例の詳細説明）次に本発明の好適な実施例
を図示する図面の参照記号を参照してさらに詳細な説明
をする。

【００１５】Ａは、保護容器１０の外部に開放された一
面を持つ音声アラーム１２を搭載した外側保護容器１０
を持つ地震検出器を示す。加えて、後述の方法で機器の
感度を制御するためのコントロールノブ１４は、オンオ
フスイッチとして働く別のコントロールノブ１６ととも
に設置される。

【００１６】本発明の地震検出器の全体的電気操作は、
図面の図４で示される実際の回路と共に図３で概略的に
示す。この場合、本発明の地震検出器が、あるレベルを
超えるある振動の存在を検出することが可能で、かつ特
にある事前設定レベルを超える地震活動のｐ波の存在を
検出するのに使用される圧電変換器１８を有することが
理解される。

【００１７】本変換器１０は、図面の図２でさらに詳細
に示され、かつ外側保護用薄板２２に格納された圧電膜
２０で構成されたセンサーを有する。一対の伝導体また
はワイヤ２４は、図２に示されるように、薄板２２上の
ターミナル２６に接続される。本ターミナル２６は、例
えば本発明の電気回路を持つ回路板の端のような固定構
造に直接に膜を固定するのにも好適に使用される。

【００１８】センサー１８は懸垂またはカンチレバーの
位置に設置され、その下端に重りが設置される場合もあ
る。この型の構造は振動検出に極めて有効であることが
判明している。かくして、圧電膜２０のような検出要素
は、例えば地震活動によって生じた振動のような振動を
検出する際に曲げられる。

【００１９】地震活動は前述のごとく、ｐ波とｓ波を生
じさせる。変換器１８は、最初のｐ波を検出しかつ伝導
体２４を通じて電気信号を発生させるのに充分な検出感
度を持つ。これらの電気信号は次に、実際にはｐ波の部
分では望ましくない振動要素を除去するフィルタの役目
を果たす信号調整回路３２へ伝えられる。

【００２０】オンオフスイッチ１６はまたリセット回路
３４と同調して作動し、前記は基本的に本条件では発生
する可能性のある？？？疑似突発信号？？？や疑似信号
を除去するための回路も調整する。

【００２１】全回路は、９ボルトのバッテリー電源で駆
動され、前記は次に５ボルト電源レギュレータ３８に接
続される。本５ボルトレギュレータ３８は、調整済み５
ボルト信号を発生させ、前記は後述するように、本回路
の主要な要素のほとんどを駆動するのに使用される。後
述の図４に関連して、どの５ボルト電源も一般に５ボル
ト電源レギュレータ３８に接続していることに注目する
必要がある。

【００２２】９ボルトのバッテリー３６は、交換可能ま
たは充電可能な形式を具備できる。本発明の地震検出器
はまた、必要があれば１１０ボルト電源のような配線電
源から直接に駆動され得る。

【００２３】検出されたｐ波信号は、信号調整回路３２
で調整された検出後のｐ波信号のゲインを増加するよう
に設計されたゲイン増幅器４０に導入される。さらに、
それは加減ポテンショメータ４２によって調整すること
ができ、後者は外側保護容器１０に付属するコントロー
ルノブ１４に接続される。増幅器４０は、可変ゲイン増
幅器であるか、または必要であれば固定ゲインを具備で
きる。

【００２４】可変ゲイン増幅器３８の出力は、閾値減衰
回路４４に導入され、本回路は後述するように、マイク
ロコントローラ４６と協調して、閾値検出器として機能
することになる。加えて、本閾値検出器４４は、図面の
図４に最も良く示されるように、例えば５ボルトレギュ
レータ３８から電圧を受ける。本構造に従って、増幅さ
れた検出後のｐ波信号は、マイクロコントローラで設定
された参照信号と比較され、もし本ｐ波信号が事前設定
閾値レベルを超えると、マイクロコントローラ４６は、
アラーム１２に対してイネーブル信号を発生することに
なる。

【００２５】入力信号または“ｐ”信号と比較される参
照レベル信号は、マイクロコントローラ４６で参照レベ
ルをプログラムすることによって設定される。基本的
に、事前設定の最小レベルを設定する本参照レベルまた
は電圧は、いわゆる“ルックアップテーブル”からの安
定信号の形式でマイクロコントローラ４６にプログラム
される。

【００２６】発光ダイオード４８のような制御灯はマイ
クロコントローラ４６に接続され、もし、ｐ波が事前設
定閾値レベルを超えるようなことがあれば導通される。
換言すれば、本発光ダイオード４８は、本装置がオン状
態にあるとき、または本装置を駆動する充分なバッテリ
ー電力があるときにのみ導通され得る。その他の場合に
は、発光ダイオードは導通されない。

【００２７】本発光ダイオード４８は、いわゆるモーメ
ンタリースイッチ（ｍｏｍｅｎｔａｒｙ ｓｗｉｔｃ
ｈ）５０により作動する。かくして、本スイッチ５０が
前記の手動操作により閉じられるとき、本発光ダイオー
ド４８は、本系の試験をする目的で一時的に導通され
る。本一次スイッチ５０は、図示されるようにマイクロ
コントローラ４６に直接に接続される。

【００２８】本発明はまた、図面の図３に示されるタイ
ミング回路５２を有する。本タイミング回路は、基本的
に本発明の本系の抵抗容量タイミング回路であり、言い
換えれば水晶発振器タイミング回路である。

【００２９】この場合、本タイミング回路５２は、ｐ波
が事前設定時間長を超える持続時間を持つか否かを決定
する閾値検出器４４と協調して作動する。かくして、ｐ
波は、事前設定閾値レベルを超える強度を持つ必要があ
り、前記はまた事前設定時間長を超える時間長を持つ必
要がある。

【００３０】本発明の地震検出器はまた、低電圧検出回
路５４を備えており、前記は同様に５ボルトレギュレー
タ３８からの５ボルト電源で駆動される。この場合、本
低電圧回路は、本５ボルトレギュレータ３８から供給さ
れる電圧が、装置を作動するのに充分なレベルであるか
否かを決定することになる。もし本電圧レベルが充分で
なければ、マイクロコントローラ４６は煙探知器で通常
見られる例と同様の周期的ビープ音のような音声記号を
生成するためにアラーム１２用の信号を発生できる。

【００３１】図４は、本発明の地震検出器に含まれる実
際の電気回路をより詳細に示す。圧電変換器１８は、図
２と図４の両図に見られるように、膜２０と膜２０から
少し空間をあけて置かれた付属の短い膜６０のような一
対の膜を有する。これらの膜は事実上レジスタとして働
く。かくして、センサーが振動すると電気信号が生成さ
れ、前記は信号調整回路に導入される。図４は、膜セン
サーである分離要素１８´を示す。しかし、本膜センサ
ーは、実際には変換器１８の部分であり、ゲイン増幅器
４０の入力に接続される。本増幅器４０のゲインは、同
様にして図示されるように、フィードバックループ６６
の中で一対のレジスタ６２と６４を使用することによっ
て達成される。加減ポテンショメータ４２もまた接地回
路と５ボルトレギュレータに接続されるとして図示され
る。この場合、本接地回路は、金属膜６０と事実上同じ
アースである。

【００３２】ポテンショメータ４２の出力とゲイン増幅
器４０は、事実上振動検出器の型として作動する閾値検
出器４４に導入されるとして図示される。再び本検出器
４４の出力はマイクロコントローラ４６に導入される。
タイミング回路５２はまた、前述のように抵抗容量回路
を含み、図示の通り接続されたレジスタ６６とコンデン
サ６８から成る。５ボルトレギュレータ３８への入力の
一つはエラー信号として働き、前記は事実上低電圧信号
であることにも注目する必要がある。

【００３３】ゲート可能圧電アラーム１２は、実際上駆
動回路として機能するトランジスタ７２に接続されるブ
ザー７０を含むアラーム回路である。電界効果トランジ
スタ７４はまた本ブザーに接続され、本ブザー用のオン
オフスイッチの型として作動する。本電界効果トランジ
スタがオンにバイアスされると、それは接地されかくし
て本ブザーを通る回路パスを生成する。オフの時は、本
アラーム回路は接地されない。

【００３４】図５は、本発明に従って使用され得るマイ
クロコントローラ配置８０の少しく改良された形式を図
示する。この場合、本マイクロコントローラ８０は、参
照電圧レベルのようなプリセット参照信号を持つコンパ
レータ８２を含み得る。しかし、図示するように、参照
ストレージ８４からの参照信号を受ける場合もある。加
えて、本マイクロコントローラは、本コンパレータに導
入される時間遅延回路を含み得る。かくして、本コンパ
レータは、ｐ波が本ストレージ８４からの参照レベル信
号を超えたか否か、また本ｐ波が、本時間遅延回路８６
で設定された時間長と少なくとも同様の持続時間を持っ
ていたか否かを決定できる。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【００３６】

【図１】本発明を具備し、かつこれに従い構成された地
震検出器の外側保護容器の透視図である。

【００３７】

【図２】本発明の地震検出器の部分を形成する主要な要
素を示す概略図である。

【００３８】

【図３】本発明の地震検出器に使用されるセンサーの一
つの透視図である。

【００３９】

【図４】本発明の地震検出器の回路を示す電気回路概略
図である。

【００４０】

【図５】本発明の少しく別な様式に含まれるマイクロプ
ロセッサの部分を形成する主要な要素のいくつかの機能
を示すブロック図である。

【００４１】

【符号の説明】

１０保護容器 １２音声アラーム １４コントロールノブ １６コントロールノブ １８センサー ２０圧電膜 ２２保護用薄板 ２４ワイヤー ２６ターミナル ３２信号調整回路 ３４リセット回路 ３６バッテリー ３８電源レギュレータ ４０ゲイン増幅器 ４２加減ポテンショメータ ４４閾値減衰回路 ４６マイクロコントローラ ４８発光ダイホード ５０モーメンタリースイッチ ５２タイミング回路 ５４低電圧検出回路 ６０短い膜 ６２レジスタ ６６フィードバックループ ６８コンデンサ ７０ブザー ７２トランジスタ ７４電界効果トランジスタ ８０マイクロコントローラ配置 ８２コンパレータ ８４参照ストレージ ８６時間遅延回路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】事前設定閾値レベルを超えるｐ波の存在を
   検出でき、より破壊的なｓ波の到来以前にアラームを発
   生できる地震検出器であって、 ａ）ｐ波の存在が検出可能でそれに対応してｐ波電気信
   号の発生が可能な圧電変換器と、 ｂ）閾値参照信号を提供する手段と、 ｃ）ｐ波電気信号を比較し、もし前記ｐ波電気信号が参
   照信号を超えれば前記ｐ波は事前設定閾値レベルを超え
   ることになる検出器手段と、 ｄ）有効に前記検出器手段に接続され、もし前記ｐ波信
   号が事前設定閾値レベルを超えた場合、音声アラームを
   発生させるように導通されるアラーム手段から構成され
   る地震検出器。
2. 【請求項２】さらに加減ポテンショメータが、入来する
   ｐ信号のレベルを調整するために有効に検出器手段に接
   続されることを特徴とする請求項１記載の地震検出器。
3. 【請求項３】さらにマイクロコントローラが前記地震検
   出器の部分を形成し、前記検出器手段からの信号を受け
   ることを特徴とする請求項２記載の地震検出器。
4. 【請求項４】さらに時間遅延手段が前記地震検出器の部
   分を形成し、もしｐ波が少なくとも事前設定時間長だけ
   持続しなかった場合にアラームを解除する前記マイクロ
   コントローラと関連することを特徴とする請求項３記載
   の地震検出器。
5. 【請求項５】さらに低電圧回路が前記マイクロコントロ
   ーラに持続され、供給電圧があるレベル以下の時あるア
   ラーム信号を発生することを特徴とする請求項３記載の
   地震検出器。
6. 【請求項６】さらに信号調整回路が前記ｐ波信号を受
   け、比較する前に前記ｐ波信号を調整することを特徴と
   する請求項３記載の地震検出器。
7. 【請求項７】さらに閾値信号を提供するための手段はマ
   イクロプロセッサに記憶されたテーブルであることをを
   特徴とする請求項３記載の地震検出器。
8. 【請求項８】さらにポテンショメータと可変ゲイン増幅
   器は前記信号調整回路と協調して作動することを特徴と
   する請求項７記載の地震検出器。
9. 【請求項９】構造要素の固定位置に設置し、事前設定閾
   値レベルを超る地震活動ｐ波の存在を検出する地震検出
   器であって、 ａ） ｐ波の存在が検出可能でそれに対応してｐ波電気
   信号の発生が可能な圧電変換器と、 ｂ） ｐ信号が事前設定閾値レベルを超えたか否かを決
   定するために前記変換器に有効に接続される閾値レベル
   決定手段と、 ｃ） 有効に前記閾値レベル決定手段に接続され、上記
   決定をなす閾値レベル決定手段と協調して作動し、もし
   ｐ波が事前設定閾値レベルを超えた場合イネーブル信号
   を発生するコントローラと、 ｄ） 有効に前記コントローラに接続され、音声アラー
   ムを発生させるためのイネーブル信号を受けるアラーム
   手段から構成される地震検出器。
10. 【請求項１０】事前設定閾値レベルを超える地震活動か
    らのｐ波の存在を検出し、これらのｐ波に続くより破壊
    的なｓ波の到来を告示する方法であって、 ａ） ｐ波の存在を圧電変換器で検出し、 ｂ） 地震活動で生じる前記ｐ波の存在検出に対応して
    ｐ波電気信号を発生させ、ｃ）閾値参照電圧信号を提供
    し、 ｄ）かく発生させたｐ波電気信号を参照信号と比較し、
    前記ｐ波信号が参照信号を超えたか否かを決定し、かつ
    かくしてそれが事前設定閾値レベルを超えたか否かを決
    定し、 ｅ）もし実際に前記ｐ波信号が参照信号を超えかくして
    事前設定閾値レベルを超えた場合、音声アラームを発生
    させる地震警報方法。