JPS592357B2 - 地震計システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特性を任意に変換できる地震計システムに関す
るものである。

通常、地震計はセンサの持つ周波数特性、制動特性によ
ってその記録波形が異って来る。

即ち、共振周波数ωおよび制動係数りのセンサを想定し
た場合、その特性は第１図ａあるいはｂで示すような曲
線となる。

ここで、同図ａは速度振動計の応答を示すものであり、
制動係数ｈＩＪ″−ｈ〉１の場合である。

この場合、地震の周波数が特性曲線の領域Ａ内に入る様
にその共振周波数ωを選んだ場合、その振子と地表との
相対運動は地表の振動速度に対応したものとなる。

また第１図すは加速度振動計の応答を示すもので、
ｈ＜ｉ の場合のものであって、地震周波数が領域Ｂ
に入る様に共振周波数ωを選べば地表の変位量に、領域
Ｃに入る様に選べば地表の振動加速度に対応した相対運
動を行う。

また、この振子の相対運動を電気信号に変換する場合、
そのまま出力する形式とその変化量を出力する形式とが
ある。

従って、同一の地震を観測した場合でも、地震計の形式
によって出力される波形は種々まちまちである。

複数の観測点のデータを総合してはじめて利用価値を生
ずる地震データであってみれば、各観測点での地震計の
形式は同一であることが望ましいことはいうまでもない
。

また、地震計に於て前記共振周波数ω、制動係数りの選
定を誤ると得られる出力波形が著るしく歪むため、その
選定は厳格に行う必要がでて来る。

従って、前述の共振周波数ω、制動係数りが随時、任意
の値に選定、変更できる地震計は地震計の理想ともいう
べきものである。

本発明は仮想地震計という概念を導入することによって
前述の様な理想の地震計システムを提供することを目的
とするものである。

以下実施例に基づいて詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、１
は実地震計、２はｎ倍器、３は仮想地震計、４は加算器
である。

ここで、実地震計１は共振周波数ω１ 、制動係数ｈ１
なる周波数特性および制動特性を有する現実の地震計で
あって、地表振動の真の加速度波形なｙとすると１式で
示す運動方程式に従って出力波形が電気信号として出力
される。

この場合、実地震計１は振子の振動がそのまま電気信号
に変えられて出力されるものであって、Ｘ工が相対変位
に、Ｘｌが相対速度に、石が相対力［速度に対応した出
力波形である。

ここで、１式に於げるｍは地震計の形式によって定まる
定数である０ この実地震計１の出力は前述の如く種々のものをとるこ
とが可能であるが、本実施例の第１では変位対応のＸ□
を出力するものを例示している。

この信号Ｘ０はｎ倍回路２によって実地震計１と仮想地
震計３の出力の形式によって定められる定数ｎが掛けあ
わされて仮想地震計３へ入力されるこの定数ｎは具体的
には両地置針１および３の共振周波数ω□ 、ω２と制
動係数ｈエ 、ｈ２とによって表現されるものであって
、第１表に各々の場合の定数ｎを示す。

仮想地震計３は例えばマイクロ・コンピュータを用いて
地震計をシュミレートする装置であって、その共振周波
数ω２ 、制動係ｉｈ２は所望の値を定数としてマイク
ロ・コンピュータ等に入力するだけで、極めて容易に任
意な値を設定できるようになっている。

この仮想地震計３に於ては 入力されたｎＸ１に基づいて２式で示される運動方程式
を解き、変位出力Ｘ２１速度出力丈２ 、加速度出力″
ｙ：２を出力する。

ここで、第２の例として、実地震計１が、振子の相対運
動の変化分を電気信号に変換するものである場合、例え
ば振子の相対運動の１同機分量が電気変換されて出力さ
れる電磁誘導を用いるものである場合、振子の相対運動
が地盤の変位に比例するものであっても、出力は地盤の
速度に比例するものとなる。

振子の相対運動が地盤の変位を積分したものに比例する
ようにはできないから、その出力形式は速度対応のもの
と加速度対応のものは存在するが、変位対応のものは存
在しない。

このとき、仮想地震計３には、入力として実地震計１の
出力崎をｎ倍回路２でｎ倍したｎＡ１が与えられ、３式
で示される運動方程式を解くことになる０ ここで、３式の右辺は２式の右辺と同形であるが、入力
の−ｉ１が速度に対応するものであるため、得られるＸ
２は速度に対応し、Ｘ２は加速度に対応する。

従って、変位に対応するｆ ｘ ２ ｄ ｔなる出力も
必要となる。

またこの場合のｎ倍回路２に於ける定数ｎは第２表に示
す値となる。

この仮想地震計３の各出力は加算器４に送られ、所定の
定数が州算された上で加算されて出力信号Ｘとして出力
される。

この加算器４内で行われる演算を数式で表わすと４式あ
るいは５式となる。

この式４式は実地震計１が振子の相対運動をそのまま電
気信号に変換する形式である第１の例の場合に用いる演
算式であり、５式は実地震計１が振子の相対運動の変化
分を電気信号に変換する形式である第２の例の場合に用
いる演算式である。

従って、この加算器４には予じめ測定されている実地震
計１の共振周波数ω、および制動係数ｈ□がその演算に
必要な定数として予め入力されている。

またｎ倍回路２に於ける定数ｎは第１の例の場合は第１
表に示す値を用い、第２の例の場合は第２表に示す値を
用いる。

加算器４の出力Ｘは、第２図に示す系全体を１個の地震
計システムとした場合に、これに入力される地表振動の
真の加速度波形ｙに対してこれから出力される出力波形
である。

すなわち、１式の計Ｈ−”Ｔｌｆ、−−め４子スジ ２式から これら（５の３）、（５の４）、（５の５）式を（５の
２）式に代入すると ２式の場合の第１の例に用いる演算式４を考慮づると（
５の６）式は となる。

また、３式から （６の２）、（６の３１．（６の４）式を（６の２）式
に代入すると ３式の場合の第２の例に用いる演算式５を考慮すると（
６の５）式は となる。

６式からもわかる様に、この地震計システムの特性は仮
想地震計３に設定した共振周波数ω２．制動係数ｈ２に
よってのみ支配され、実地震計１の共振周波数ω□ 、
制動係数ｈ０には無関係なものとなる。

即ち、第２図に示す地震計システムに於ては、その特性
を任意に選定することが可能となる。

以上詳細に説明した如く、本発明によれば、使用してい
る実地震計の形式に対応して定数ｎを適当に選定するこ
とでこの地震計システムの出力形式を任意に選定するこ
とができ、さらに、この地震計システムの特性を決定付
ける共振周波数および制動係数は前述の如く簡単に設定
、変更できるものであるから、随時最適な値を選定する
ことで真の地表振動の周波数に応じて出力波形の歪を極
限まで減少させることも困難なことではなくなり、従っ
て、理想的な地震計システムの提供が可能となる。

また、第２図の実施例ではｎ倍回路、仮想地震計および
加算器をバードウェハ的に分離しているが、本発明は特
にこれにこだわるものではなく、実地震計の出力に実地
震計と後述する仮想地震計機能の形式で定まる定数ｎを
掛算する機能と、任意に選定可能な共振周波数と制動係
数とによって地震計をシュミレートする仮想地震計機能
と、仮想地震計機能から出力される各種振動出力に実地
震計の共振周波数、制動係数から導かれる定数を掛けて
からこれらを加え合せる機能を有するものであれば、全
体として１個のマイクロコンピュータ等で一体にしても
さしつかえない。

さらに、これらをアナログ回路で実現することも可能で
あることは説明するまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は地震計の形式を説明するための特性曲線、第２
図は本発明の一実施例を示すブロック図である。 １・・・・・・実地震計、２・・・・・・ｎ倍回路、３
・・・・・・仮想地震計、４・・・・・・加算ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 地動を検出して電気信号波形に変換する実地震計と
   振動波形が電気信号で入力され、任意に設定可能な周波
   数特性と匍］動特性を有し、これらに基づいて地震計を
   シュミレートする仮想地震計機能と、前記実地震計と仮
   想地震計機能の形式、特性によって決定される定数を前
   記実地震計の出力に掛けあわせて、これを仮想地震計機
   能へ入力する機能と、仮想地震計機能のシュミレート結
   果によって出力される各種の出力信号に実地震計の周波
   数特性と制動特性から導かれる定数を掛け、これらを加
   え合せる機能とを備えた装置とによって構成される地震
   計システム。