JPS62105010A

JPS62105010A - 岩盤計測用傾斜計

Info

Publication number: JPS62105010A
Application number: JP24415785A
Authority: JP
Inventors: Shinpei Fukuo; 福尾　信平
Original assignee: Akashi Seisakusho KK
Current assignee: Akashi Seisakusho KK
Priority date: 1985-11-01
Filing date: 1985-11-01
Publication date: 1987-05-15

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は地殻の変動に伴う地盤の傾斜（及び加速度）の
計測に適する岩盤計測用傾斜計に関する。

地殻や地盤の傾斜（及び振動等による加速度の変動につ
いても同じ）を常時観測し、その異常性を検出して、こ
れを地震発生酸は火山爆発の予知に役立てることが行な
われている。そのために必要な傾斜或は加速度の検出能
力は、一般に傾斜に一部ついては１０〜１０−４、或は加速度については１０〜
１０−’ｇ程度で、かつ安定して連続に計Ｂ測できることが要求されている。

〔従来の技術］従来、ある地点の傾斜（及び加速度）を計測するものと
して、第７図に示すように、ケーシング２内に振子１を
吊下げ、この振子１とケーシング２との間の相対変位（
間隙の変化）を、微小ギャップをあけて対向する二つの
電極（可動電極３０と固定電極３１）間の静電容量変化
として計測すると共に、振子１に設けたフィードバック
コイル３２に電磁力を作用させて上記相対変位を打消す
こととし、その打消しのために必要な電流を測定するこ
とによって傾斜或は加速度を検出するものがある（特開
昭５２−１３７３７７号）。

一方、地殻変動計測用の傾斜計（或は加速度計）の設置
場所は、地殻に設けた横坑あるいはボアホール内であり
、そのため一般的に傾斜計の設置場所と計測結果の記録
場所とは数メートル−数１００メートル離れている場合
が多い（特にポアホールは、地表の雑音、降雨、日照等
の影響を除去するために数１００〜数１０００メートル
深く設けられる）。

そして、上記検出器（傾斜計）と記録部との間は、信号
ケーブルで結合されるが、信号ケーブルの抵抗値、線間
浮遊容量、電磁ノイズの誘導等の問題から、電気量への
変換、増巾は、検出器に近接して行なわなければならな
い。

また、信号ケーブルは温度変化、日照、雷等の影響も受
けるため、信号ケーブルには、上記の各影響の少ない信
号レベル及び出力インピーダンスに変換して電送しなけ
ればならなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記従来の欠点を解消して検出部と記録部とを
隔離して設けることを可能とし、長期間安定してドリフ
トが少ない精度のよい岩盤用傾斜計を提供しようとする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は外ケースに対して自由に動きうるように支承さ
れた振子を有し、外ケースの傾斜或は加速度に依って生
じる振子と外ケースとの間の相対変位を検出し、サーボ
機構を利用して上記相対変位が零になるように外ケース
と振子の間に電磁力を与えその電磁力を計測して外ケー
スの傾斜或は加速度を求める岩盤計測用傾斜計において
、振子及び外ケースの一部を磁性体で形成し、振子と外
ケースとの相対変位に応じてそれと同方向に差動的に変
化する上記磁性体相互間の２個の微少な間隙を含みかつ
これらの間隙以外の構成部分の磁気抵抗が当該間隙の磁
気抵抗より小さくなるように構成された磁気回路を設け
、かつこの磁気回路中には、当該磁気回路を一定の強さ
で励磁する１次コイルと、この１次コイルにより励磁さ
れ上記微少間隙を通過した磁束の変化を検出する２次コ
イルを設け、振子と外ケースとの間の相対変位を上記２
次コイルに誘起される電流の変化で検出することを特徴
とする岩盤計測用傾斜計である。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示しており、円筒状のケー
シングｚ内の上部には、十字バネで構成されるジンバル
３を介して、振子１が全方向に揺動可能に吊り下げられ
ている。

この振子１の胴部には、互いに直角の方向に向いた一対
の永久磁石４．４を有し、その隙間５゜５には、ケーシ
ング２に一端を固定されたフィードバックコイル６．６
が挿入されている（第２図参照）、この隙間５は、振子
ｌがＸ、Ｙ方向に振れると、フィードバックコイル６に
は隙間５に応じたフィードバック電流が供給され、常に
一定の間隙を保つように働いて、フィードバックコイル
６と永久磁石４とがＸ、Ｙ両方向とも接触しないように
形成されている。

振子ｌの下部には薄肉の円筒体を縦方向に分割した形状
からなる４個の鉄片（磁性体）７が、振子ｌと一体とな
って動くように固定されている。

そしてこれらの鉄片７の内部の空間には、ケーシング２
の底部に固定された鉄心８が挿入されている。上記鉄片
７と鉄心８とは第３図、第４図に示すように鉄心８の４
方向（ｘ　、　ｙ方向）に向かう上下２段の突起部９が
、夫々鉄片７と近接して微小な空隙１０．１１を保つよ
うになっている。

鉄心８には、その軸心部に１次コイル１２と、上記各突
起部９に２次コイル１３．１４が設けられており、上記
１次コイル１２に一定の交流電流を流せば、それに応じ
て、鉄心８、突起部９゜空隙１０又は１１、鉄片７を通
る磁気径路１７゜１８が形成される。

＃Ａ殻の変動等によりケーシング２が傾斜した場合には
、振子１が動き空隙１０．１１は一方が大きくなり他方
は同量だけ小さくなる。磁気径路１７．１８中では空隙
ｔｏ、ｉｔ以外の部分（鉄片７．鉄心８）の磁気抵抗が
小さいから、１次コイル１２によってできる交流磁場か
ら誘起される磁気径路１７．１８中の磁束が空隙１０．
１１の変化率に比例して変り、従って、２次コイル１３
の電流が空隙の変化率に比例して減る０例えば、第３図
において、ケーシング２の上部が右方向へ傾いたとする
と空隙１０は大きくなり、空隙１１は同量だけ小さくな
る。これによって磁気径路１７．１８の磁束も空隙１０
．１１に比例して変化するから、２次コイルの電流は減
り、等量だけ２次コイル１４の電流が増加する。従って
２次コイル１３と２次コイル１４の差電流をとれば振子
１の変位に比例した電流を取り出すことができる。

なお下段の突起部９にも２次コイル１５．１６が設けら
れており、これらの間での差電流は上記２次コイル１３
．１４と全く同一の変化を示すので２次コイル１５．１
６はなくても差支えないが、双方を併用した場合には、
２つの差電流を加えて２倍の感度が得られる。

また鉄片７は円筒体を４分割したものとして説明したが
、分割しない一体の円筒状のもので構成した場合であっ
ても全く同一の作動をする。

第５図は、変位検出部の他の実施例を示しており、振子
ｌに設けられた鉄心１９、鉄片２０．１次コイル２１．
２次コイル２２．２３は、それぞれ第３図の鉄心８、鉄
片７．１次コイル１２．２次コイル１３．１４に相当す
る。第３図に示す実施例と異なり、本実施例においては
、鉄心１９の下部に鉄片２０の下端面に沿って空隙２４
だけ離れて配設される張出部２５をもち、１次コイル２
１により励磁された磁路は、同図に矢印で示した磁気径
路２６．２７を通るように構成する。この場合鉄心１９
の上方の突起部２８と鉄片２０との対向面積に比べ、鉄
片２０の底面と上記張出部２５との対向面積を大きく（
例えば１０倍に）しておばば、空隙２９と空隙２４との
間隙が同程度の場合、空隙２９の磁気抵抗は空隙２４の
１０倍になる。

従って、振子１が左右方向に振れたとき、磁気径路２６
．２７の磁束は、空隙２９の変化の影響を強く受ける。

更に本実施例における２次コイル２２．２３によって検
出させる磁束の変化は、第３図に示す実施例の２次コイ
ル１３，１４゜１５．１６によって検出される磁束の変
化に比べ、空隙が上段のもののみであるから約局である
。

このように、第３図に示す空隙が上下２個所で２次コイ
ルも上下２個所あり、かつ、空隙の大きさが、振子の変
位に比例して変化する方式のものは最も感度効率はよい
が、第４図のように、少なくとも１個所以上に、対向し
て振子の動きに応じて、それと同方向に差動的に変化す
る微小な間隙をもつ磁気回路を作り、かつ当該間隙が当
該磁気回路の磁気抵抗を支配的に左右するような構造の
磁路を設け、それに１次コイルと２次コイルな付加すれ
ばよい。

第６図は、本発明における電気信号の径路の実施例を示
しており、地中埋設部３７と地上の記録計測部３８が信
号ケーブルで接続されている。

記録計測部３８は、１次コイル？■に交流電流を供給す
る発振器３３と、２次コイル２２　、２３に誘起された
２次電流の差を増幅する差動増幅器３４、および増幅さ
れた信号を整流器３５で整流し、キャリアが除去され、
さらに記録部への出力端子３９へ出力されるほか、アン
プ３６を通してフィードバックコイル６にフィードバッ
ク電流ヲ供給するようになっている０図は一成分の検出
系の電気回路図を示したもので、Ｘ、Ｙの二成分が同一
回路で構成されている。

発振器３３の交流電流は１００Ｈｚ〜数ＫＨｚであるか
ら、信号ケーブルの長さが数１００メートル以上になっ
ても、ケーブルのもつ抵抗、線間浮疏容量、１！磁ノイ
ズの誘導等の影響は問題なく、またあっても対策は容易
である。これに対し、第７図に示す従来例は、電気容量
を検出する方式であるから、発振器の交流電流は数ＭＨ
ｚが必要となり、さらに上記の種々の影響を大きく受け
る。

差動増幅器３４には発振器３３と同一周波数であり、ア
ンプ３日からの出力電流は１０Ｈｚ程度以下の電流であ
る。従って１本発明は従来よりも長い距離を隔てて設置
することができ、さらに電気回路部分を地中に埋設する
こともなく、外部ノイズの影響も少なく、長期間安定で
、しかも小型にできるという＃徴をもつ。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は従来の傾斜計と異なり、
検出部に電子回路を含まず、そのため検出部と電子回路
を結ぶ信号ケーブルが数１００メートル或はそれ以上あ
っても、長時間安定で。

精度のよい岩盤計測用傾斜計を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は第１ｒ
ｌｌＩにおける振子復帰部を示す■−■線断面図、第３
図は傾斜検出部を示すｍ−■線断面図、第４図は第３図
におけるｆｆ−ｒｔｒ線断面図、第５図は他の実施例を
示す縦断面図、第６図は本発明における電気信号の径路
の実施例を示す回路図、第７図は従来の傾斜計の例を示
す斜視図である。ｌ・・・振子２・・・ケーシング３・・・ジンバル４・・・永久磁石６・・・フィードバックコイル７・・・鉄片１２・・・１次コイル１３．１４，１５．１６・・・２次コイル第１図第２図第３図第４図第′５図第６図第　７　図 −Ｐ続ネ１０正酋を昭和６０年１２月６　日

Claims

【特許請求の範囲】

外ケースに対して自由に動きうるように支承された振子
を有し、外ケースの傾斜或は加速度に依って生じる振子
と外ケースとの間の相対変位を検出し、サーボ機構を利
用して上記相対変位が零になるように外ケースと振子の
間に電磁力を与えその電磁力を計測して外ケースの傾斜
或は加速度を求める岩盤計測用傾斜計において、振子及
び外ケースの一部を磁性体で形成し、振子と外ケースと
の相対変位に応じてそれと同方向に差動的に変化する上
記磁性体相互間の２個の微少な間隙を含みかつこれらの
間隙以外の構成部分の磁気抵抗が当該間隙の磁気抵抗よ
り小さくなるように構成された磁気回路を設け、かつこ
の磁気回路中には、当該磁気回路を一定の強さで励磁す
る１次コイルと、この１次コイルにより励磁され上記微
少間隙を通過した磁束の変化を検出する２次コイルを設
け、振子と外ケースとの間の相対変化を上記２次コイル
に誘起される電流の変化で検出することを特徴とする岩
盤計測用傾斜計。