JPS60231120A - 地震感知器 - Google Patents
地震感知器Info
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- JPS60231120A JPS60231120A JP59088902A JP8890284A JPS60231120A JP S60231120 A JPS60231120 A JP S60231120A JP 59088902 A JP59088902 A JP 59088902A JP 8890284 A JP8890284 A JP 8890284A JP S60231120 A JPS60231120 A JP S60231120A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
- G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
- G01V1/181—Geophones
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、地震等による振動を感知する地震感知器に関
するものである。
するものである。
［従来の技術及び発明が解決しようとする問題点コ
まず、地震の周波数について説明する。
一般に地震波の主成分の周波数は１〜１０Ｈｚにあると
言われているが、 そのうち特に１〜５Ｈｚの成分が顕
著である。第１図に昭和５３年６月１２日１７時１４分
に発生した宮城県沖地震について、−例として大船渡で
観測された地震波のパワースペクトルを示す。卓越振動
数は２〜３ Ｈｚ（２，４Ｈｚ）で、ｌ 〜５ Ｈｚの
パワーが大きい（図示していないが、フーリエスペクト
ルもほぼ同様な形状で１〜５Ｈｚ成分が多い）。
言われているが、 そのうち特に１〜５Ｈｚの成分が顕
著である。第１図に昭和５３年６月１２日１７時１４分
に発生した宮城県沖地震について、−例として大船渡で
観測された地震波のパワースペクトルを示す。卓越振動
数は２〜３ Ｈｚ（２，４Ｈｚ）で、ｌ 〜５ Ｈｚの
パワーが大きい（図示していないが、フーリエスペクト
ルもほぼ同様な形状で１〜５Ｈｚ成分が多い）。
又、電車、ダンプカー、建築工事及び回転機械等積々の
原因による地盤及び建物の微小振動は地震波とは異なり
外乱振動となるが、この外乱振動は２０Ｈ２以上のもの
が多いが１０Ｈｚ近傍のものも含まれるので誤動作防止
の点より日本エレベータ協会の耐震設計、施工指針の技
術基準においては、感知器の周波数特性として１普通級
は１〜５Ｈｚの範囲でフラット特性、精密級では０１〜
５Ｈｚの範囲でフラット特性、５Ｈｚを越える範囲では
感度は下降特性とすること」となっている。
原因による地盤及び建物の微小振動は地震波とは異なり
外乱振動となるが、この外乱振動は２０Ｈ２以上のもの
が多いが１０Ｈｚ近傍のものも含まれるので誤動作防止
の点より日本エレベータ協会の耐震設計、施工指針の技
術基準においては、感知器の周波数特性として１普通級
は１〜５Ｈｚの範囲でフラット特性、精密級では０１〜
５Ｈｚの範囲でフラット特性、５Ｈｚを越える範囲では
感度は下降特性とすること」となっている。
上記のような地震の特性に対して、従来の地震感知器と
しては、電気式の動電型やストレーンゲージ型、圧電型
、或いは機械式の重錘落下型などが一般に用いられてい
る。
しては、電気式の動電型やストレーンゲージ型、圧電型
、或いは機械式の重錘落下型などが一般に用いられてい
る。
第２図に、動電型地震感知器の構造の一例（垂直方向感
知器）を示す。この動電型地震感知器は、永久磁石４に
より発生する磁束５の中を、おもり２に固定されたコイ
ル３が振動により上下に動くと、コイル３の両端に電圧
が発生し、この電圧の大きさがコイル３の移動速度に比
例することを利用して地震を感知するものである。なお
、１はおもり２を支持するばね系であり、６は磁路を形
成するヨークである。このばね系１の固有振動数は、普
通４Ｈｚ程度にとられているが、この方式で周波数特性
を前述のように５Ｈｚ以上で下降特性とするのは難しく
（ばね系の問題）、通常１０Ｈｚ程度以上で下降特性に
している。更に固有振動数は、ばね系１やおもり２の精
度に大きく影響を受けるので、実際には、最終の工程で
手加工によりおもりの重さ等をｍ整している。すなわち
、この動電型地震感知器は精度や調整の手間の点で問題
を有している。
知器）を示す。この動電型地震感知器は、永久磁石４に
より発生する磁束５の中を、おもり２に固定されたコイ
ル３が振動により上下に動くと、コイル３の両端に電圧
が発生し、この電圧の大きさがコイル３の移動速度に比
例することを利用して地震を感知するものである。なお
、１はおもり２を支持するばね系であり、６は磁路を形
成するヨークである。このばね系１の固有振動数は、普
通４Ｈｚ程度にとられているが、この方式で周波数特性
を前述のように５Ｈｚ以上で下降特性とするのは難しく
（ばね系の問題）、通常１０Ｈｚ程度以上で下降特性に
している。更に固有振動数は、ばね系１やおもり２の精
度に大きく影響を受けるので、実際には、最終の工程で
手加工によりおもりの重さ等をｍ整している。すなわち
、この動電型地震感知器は精度や調整の手間の点で問題
を有している。
また、ストレーンゲージ型地震感知器は、ストレーンゲ
ージ（歪ゲージ）をＸ、Ｙ方向に設置し、これらの電気
出力をベクトル合成して加速度をめるものであるが、歪
ゲージ自身の周波数特性は数ＫＨｚにも及ぶので、電気
的フィルターで５Ｈｚ以上を減衰させるようにしている
。
ージ（歪ゲージ）をＸ、Ｙ方向に設置し、これらの電気
出力をベクトル合成して加速度をめるものであるが、歪
ゲージ自身の周波数特性は数ＫＨｚにも及ぶので、電気
的フィルターで５Ｈｚ以上を減衰させるようにしている
。
従ってストレーンゲージ型の地震感知器はこのフィルタ
ーの特性に大きく左右きれ、更にベクトル合成を行なう
為に掛算器等を必要とするなど、多くの誤差要因を含ん
でおり信頼性の点で問題がある。なお、圧電型地震感知
器もベクトル合成方式を採用しており、同様の問題点を
含んでいる。
ーの特性に大きく左右きれ、更にベクトル合成を行なう
為に掛算器等を必要とするなど、多くの誤差要因を含ん
でおり信頼性の点で問題がある。なお、圧電型地震感知
器もベクトル合成方式を採用しており、同様の問題点を
含んでいる。
第３図は、重錘落下型地震感知器の構造の一例を示すも
のである。これは、静止状態では重錘（鉄等の磁性体）
１３が、ケース１０に固定された永久磁石１１に吸引き
れているが、ある一定以上の振動が発生するとこの重錘
１３が落下し、重錘１３にはめ込まれているし・バー１
２が支点１５を中心に矢印方向に回転することにより、
マイクロスイッチ１４のアクチュエータ１４′ を作動
移せて地震を感知するものである。
のである。これは、静止状態では重錘（鉄等の磁性体）
１３が、ケース１０に固定された永久磁石１１に吸引き
れているが、ある一定以上の振動が発生するとこの重錘
１３が落下し、重錘１３にはめ込まれているし・バー１
２が支点１５を中心に矢印方向に回転することにより、
マイクロスイッチ１４のアクチュエータ１４′ を作動
移せて地震を感知するものである。
この方式は簡単ではあるが、磁石の吸引力と重錘の重さ
の関係によって感知レヘルが左右され、その調整が大変
であると同時に低い周波数（ＩＨｚ以下）では感知しに
くいという欠点があり、やはり精度や信頼性の点で問題
がある。
の関係によって感知レヘルが左右され、その調整が大変
であると同時に低い周波数（ＩＨｚ以下）では感知しに
くいという欠点があり、やはり精度や信頼性の点で問題
がある。
［問題点を解決するための手段及び作用］本発明は、液
体の入った容器、該容器内を照射する光源、該容器内の
光を受光する光電変換素子とを備えた感知部と、該感知
部の出力が所定値より大きいとき出力を発する信号処理
部とからなることを特徴とするものである。
体の入った容器、該容器内を照射する光源、該容器内の
光を受光する光電変換素子とを備えた感知部と、該感知
部の出力が所定値より大きいとき出力を発する信号処理
部とからなることを特徴とするものである。
感知部は、容器内の液体が地震波によって揺動し、液体
表面の形状が変わることによって変化する容器内の輝度
分布を電気信号に変換して出力し、信号処理部はこの出
力信号の大きさにより振動レヘルを識別する。これによ
り、簡単な構成で信頼性が高く、しかも水平振動波（以
下Ｓ波という）と垂直上下振動波（以下Ｐ波という）の
いずれでも感知しうる高精度の地震感知器を提供するも
のである。
表面の形状が変わることによって変化する容器内の輝度
分布を電気信号に変換して出力し、信号処理部はこの出
力信号の大きさにより振動レヘルを識別する。これによ
り、簡単な構成で信頼性が高く、しかも水平振動波（以
下Ｓ波という）と垂直上下振動波（以下Ｐ波という）の
いずれでも感知しうる高精度の地震感知器を提供するも
のである。
［実 施 例］
第４図は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
、図中、２０は液体の入った容器内の光を受光し、容器
内の輝度分布に応じた信号２０ａを出力する感知部、２
１は信号２０ａが所定値を越えると出力を発する信号処
理部である。
、図中、２０は液体の入った容器内の光を受光し、容器
内の輝度分布に応じた信号２０ａを出力する感知部、２
１は信号２０ａが所定値を越えると出力を発する信号処
理部である。
この例では、信号処理部２１は２段階の設定値を設けて
おり、前置増幅器（交流増幅器）２２の出力が第１の設
定値より大きい場合は第１のコンパレータ２３及び出力
回路２４により信号２４ａが出力きれ、更に第２の設定
値より大きい場合は第２のコンパレータ２５及び 出力
回路２６により信号２６ａが出力される。なお、前置増
幅器２２の後にノイズ除去の為のフィルターを設けても
よく、設定値は上記のように２段階に限らず、任意の複
数段階の設定値を設けることもできる。
おり、前置増幅器（交流増幅器）２２の出力が第１の設
定値より大きい場合は第１のコンパレータ２３及び出力
回路２４により信号２４ａが出力きれ、更に第２の設定
値より大きい場合は第２のコンパレータ２５及び 出力
回路２６により信号２６ａが出力される。なお、前置増
幅器２２の後にノイズ除去の為のフィルターを設けても
よく、設定値は上記のように２段階に限らず、任意の複
数段階の設定値を設けることもできる。
第５図は、感知部２０の一実施例の構造を示す断面図で
、３１は容器、３２は油や水銀等の液体、３３は電源、
３４は例えば発光ダイオード等の光源、３５は光を受光
する光電変換素子である。第５図において、容器３１が
静止状態に置かれている場合は液体３２も静止状態にあ
り、従って容器３１内の輝度分布は一定で、光電変換素
子３５の出力２０ａも一定であるが、地震等の振動によ
り液体３２が揺動すると液体表面の形状が変わり、光の
反射や散′乱の形態が変化して容器３１内の輝度分布も
変化し、それに対応して光電変換素子３５の出力２０ａ
も変動する。
、３１は容器、３２は油や水銀等の液体、３３は電源、
３４は例えば発光ダイオード等の光源、３５は光を受光
する光電変換素子である。第５図において、容器３１が
静止状態に置かれている場合は液体３２も静止状態にあ
り、従って容器３１内の輝度分布は一定で、光電変換素
子３５の出力２０ａも一定であるが、地震等の振動によ
り液体３２が揺動すると液体表面の形状が変わり、光の
反射や散′乱の形態が変化して容器３１内の輝度分布も
変化し、それに対応して光電変換素子３５の出力２０ａ
も変動する。
第６図は、水平方向の振動が生じた場合に、液体３２が
容器３１内で揺動する様子を示した図で、比較的低い周
波数の場合は（ａ）に示すように、液体３２は矢印方向
に大きく移動し、比較的高い周波数の場合は（ｂ）に示
すように、液体３２０表面が小刻みに揺れ、液体の移動
はない。
容器３１内で揺動する様子を示した図で、比較的低い周
波数の場合は（ａ）に示すように、液体３２は矢印方向
に大きく移動し、比較的高い周波数の場合は（ｂ）に示
すように、液体３２０表面が小刻みに揺れ、液体の移動
はない。
このように、振動の周波数の違いによって液体の揺動の
様子が異なり、その結果光電変検素る。
様子が異なり、その結果光電変検素る。
第７図は、光電変換素子３５の出力２０ａ （但し前置
増幅器２２を介した後の出力）についての実験結果を示
したもので、（ａ）は振動数が低い場合を、（ｂ）は振
動数が高い場合をそれぞれ示している。
増幅器２２を介した後の出力）についての実験結果を示
したもので、（ａ）は振動数が低い場合を、（ｂ）は振
動数が高い場合をそれぞれ示している。
第８図は、液体としてエンジン油を用いた場合について
、第７図に示した出力電圧の、振動周波数に対する出力
特性の実験結果を示す図である。ここで、パラメータ（
ａｌ、ａ２．ａ３゜ａ４）は振動加速度であり、−例と
してａＩＩ＝３０ｇａｌ、ａ２＝８０ｇａ１． ａ３＝
１２０ｇａｌ。
、第７図に示した出力電圧の、振動周波数に対する出力
特性の実験結果を示す図である。ここで、パラメータ（
ａｌ、ａ２．ａ３゜ａ４）は振動加速度であり、−例と
してａＩＩ＝３０ｇａｌ、ａ２＝８０ｇａ１． ａ３＝
１２０ｇａｌ。
ａ４＝１５０ｇａｌ とすると、５Ｈｚのときの出力電
圧はそしＦしｂ １−０．４５Ｖ、ｂ ２ ＝１．２Ｖ
。
圧はそしＦしｂ １−０．４５Ｖ、ｂ ２ ＝１．２Ｖ
。
ｂ ３＝ Ｌ８５Ｖ、ｂ ４−２．３Ｌ となり加速度
の大きさと出力電圧の比はほぼ比例する。
の大きさと出力電圧の比はほぼ比例する。
このように、加速度と出力電圧の関係はリニアであり、
また第８図から明らかなように、１〜５Ｈｚはほぼフラ
ット特性、５Ｈｚ以上では下降特性で地震波の周波数特
性と合致しており、地震感知器に理想的な特性となって
いる（水銀の場合は３〜４Ｈｚで特に鋭い出力特性を示
す）。
また第８図から明らかなように、１〜５Ｈｚはほぼフラ
ット特性、５Ｈｚ以上では下降特性で地震波の周波数特
性と合致しており、地震感知器に理想的な特性となって
いる（水銀の場合は３〜４Ｈｚで特に鋭い出力特性を示
す）。
なお、以上はＳ波の場合について述べたが、Ｐ波の゛場
合には液体の揺動の様子は第９図に示すようになり、容
器内の輝度分布の変化、すなわち感知部の出力電圧の変
化を捉えることにより、Ｐ波の感知もＳ波と同様に行な
うことができる。
合には液体の揺動の様子は第９図に示すようになり、容
器内の輝度分布の変化、すなわち感知部の出力電圧の変
化を捉えることにより、Ｐ波の感知もＳ波と同様に行な
うことができる。
また、容器内の液体としては水銀や適当な粘度を有する
油が適しているが、地震波のみをとらえる精度において
は油の方が、高層ビル等の高所で０．１Ｈｚ程度の周波
数をも感知する必要があるような場合には水銀の方が、
それぞれ若干優れている。
油が適しているが、地震波のみをとらえる精度において
は油の方が、高層ビル等の高所で０．１Ｈｚ程度の周波
数をも感知する必要があるような場合には水銀の方が、
それぞれ若干優れている。
［発明の効果］
本発明によれば、前述のように感知部自身極めて地震波
の周波数特性に合致するものであって、誤動作をほとん
どなくすことができ、また取付調整の手間もほとんどか
からず（厳しい水平出しは不要）、その構成は大変シン
プル（低価格）である。更に、加速度の大きさに対して
感知部の出力電圧はリニアとなるので、設定値を任意に
何段にも分けて設定でき、また、Ｐ波、Ｓ波のいずれの
地震波をも感知する事ができるという、従来にない秀れ
た特徴を数多く有するものである。
の周波数特性に合致するものであって、誤動作をほとん
どなくすことができ、また取付調整の手間もほとんどか
からず（厳しい水平出しは不要）、その構成は大変シン
プル（低価格）である。更に、加速度の大きさに対して
感知部の出力電圧はリニアとなるので、設定値を任意に
何段にも分けて設定でき、また、Ｐ波、Ｓ波のいずれの
地震波をも感知する事ができるという、従来にない秀れ
た特徴を数多く有するものである。
第１図は地震波のパワースペクトルの一例を示す図、第
２図は動電型地震感知器の構造の一例を示す図、第３図
は重錘落下型地震感知器の構造の一例を示す図、第４図
は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第５図は
感知部の一実施例の構造を示す断面図、第６図はＳ波に
対する容器内の液体の揺動の様子を示す図、第７図は感
知部の出力についての実験結果を示す図、第８図は第７
図の出力電圧について振動周波数に対する出力特性の実
験結果を示す図、第９図はＰ波に対する容器内の液体の
揺動の様子を示す図である。 ２０、、、感知部 ２１．、、信号処理部 ２２、、、前置増幅器 ２３．２５．、、コンパレータ ２４．２６．、、出力回路 ３１、、、容 器 ３２、、、液 体 ３４ 、、、 、光 源 ３５、、、光電変換素子 特許出願人 フシチック株式会社 晃 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 回 第 ４ 図 １ 第 ！５ 面 第乙図 第 ７ 図 （α） （７）） 第８図 用液数ＣＨｇ） 第 ９ 図 ＣＣＩ）Ｃｂ’）
２図は動電型地震感知器の構造の一例を示す図、第３図
は重錘落下型地震感知器の構造の一例を示す図、第４図
は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第５図は
感知部の一実施例の構造を示す断面図、第６図はＳ波に
対する容器内の液体の揺動の様子を示す図、第７図は感
知部の出力についての実験結果を示す図、第８図は第７
図の出力電圧について振動周波数に対する出力特性の実
験結果を示す図、第９図はＰ波に対する容器内の液体の
揺動の様子を示す図である。 ２０、、、感知部 ２１．、、信号処理部 ２２、、、前置増幅器 ２３．２５．、、コンパレータ ２４．２６．、、出力回路 ３１、、、容 器 ３２、、、液 体 ３４ 、、、 、光 源 ３５、、、光電変換素子 特許出願人 フシチック株式会社 晃 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 回 第 ４ 図 １ 第 ！５ 面 第乙図 第 ７ 図 （α） （７）） 第８図 用液数ＣＨｇ） 第 ９ 図 ＣＣＩ）Ｃｂ’）
Claims (1)
- 液体の入った容器、該容器内を照射する光源、該容器内
の光を受光し電気信号に変換する光電変換素子を備えた
感知部と、該感知部の出力が所定値より大きいとき出力
を発する信号処理部上からなる地震感知器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59088902A JPS60231120A (ja) | 1984-05-01 | 1984-05-01 | 地震感知器 |
| GB08510935A GB2160319B (en) | 1984-05-01 | 1985-04-30 | Detecting of seismic waves by sensing the movement of a liquid surface |
| US06/729,117 US4662225A (en) | 1984-05-01 | 1985-04-30 | Seismic detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59088902A JPS60231120A (ja) | 1984-05-01 | 1984-05-01 | 地震感知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60231120A true JPS60231120A (ja) | 1985-11-16 |
| JPH0245133B2 JPH0245133B2 (ja) | 1990-10-08 |
Family
ID=13955880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59088902A Granted JPS60231120A (ja) | 1984-05-01 | 1984-05-01 | 地震感知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60231120A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61147117A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-04 | Fujitec Co Ltd | 感度補正付地震感知器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54160261A (en) * | 1978-06-07 | 1979-12-18 | Berger Paul J | Method of converting mechanical motion of article into electric signal and electric to mechanical converter for executing same |
-
1984
- 1984-05-01 JP JP59088902A patent/JPS60231120A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54160261A (en) * | 1978-06-07 | 1979-12-18 | Berger Paul J | Method of converting mechanical motion of article into electric signal and electric to mechanical converter for executing same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61147117A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-04 | Fujitec Co Ltd | 感度補正付地震感知器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0245133B2 (ja) | 1990-10-08 |
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