CN1034837C - 车辆用地震报警装置 - Google Patents

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Abstract

一种能识别地震引起的车辆的摇动和伴随行驶发生的摇动、并在地震时发出警报的车辆用地震报警装置。在车辆各处设有多个加速度检测元件4，将其输出信号输入判别器2，用来测量加速度检测元件4的输出信号的大小及周期，同时比较设在车辆前后或左右位置上的加速度检测元件4的输出信号的相位，当输出信号大于指定值、其周期在指定周期内、且各元件4的输出信号无相位差时，输出报警信号。报警器3在判别器2输出报警信号时便发出警报。

Description

车辆用地震报警装置
本发明涉及将加速度检测元件设置在车辆的各处、根据这些加速度检测元件的输出信号检测地震并发出警报的车辆用地震报警装置。
以往，在各处都使用着检测地震并发出警报的装置。例如，将使用摆锤的或由压电元件以及应变仪构成的加速度检测元件设置在静止的物体上，当这些元件达到大于指定的振动值或大于指定的输出值时，便发出警报。
然而，上述地震报警装置都是设置在静止物体上的，没有设置在车辆这样的由于路面状态而在行驶时产生各种摇动的物体上的例子。
但是，大地震造成道路断裂时会发生车辆事故，如果有在发生地震的同时发出警报的装置，那么，根据警报使车辆停止行驶，便可将车辆事故防患于未然。
本发明的目的旨在提供一种设置在车辆上、可以识别地震引起的车辆摇动和伴随行驶而产生的摇动、并在地震时发出警报的车辆用地震报警装置。
本发明的车辆用地震报警装置的特征在于：具有设置在车辆各处的多个加速度检测元件，以及判别器和报警器，判别器用来接收上述加速度检测元件的输出信号，测量该输出信号的大小及其周期，同时比较设置在车辆前后或左右位置的加速度检测元件的输出信号的相位，当输出信号的大小高于指定值、其周期在指定周期内且车辆前后或左右位置上的加速度检测元件的输出信号无相位差时，便输出报警信号；报警器在上述判别器输出报警信号时接收该报警信号并发出警报。
另外，本发明的车辆用地震报警装置的特征在于：具有设置在车辆各处的多个加速度检测元件，以及判别器和报警器。判别器用来接收上述加速度检测元件的输出信号，比较输出信号的大小及各加速度检测元件的输出信号的相位，当它们没有位相差、且在单位时间内输入2个以上的输出信号值大于指定值的输出信号时，便每单位时间变换为1个信号，同时在指定的时间内设变换信号达到指定的数量时输出报警信号；报警器在上述判别器输出报警信号时接收该报警信号并发出警报。
由于本发明是按上述结构构成的，所以，当车辆用地震报警装置的电源接通时，设置在车辆各处的加速度检测元件始终向判别器输入输出信号。判别器测量输入的加速度检测元件输出信号的大小及周期，并且比较设置在车辆前后或左右的加速度检测元件的输出信号的相位。
车辆在行驶过程中，当轮胎驶入路面的凹凸不平等处时，车体将产生扭转或颠簸，所以，加速度检测元件将向判别器输入各种信号，但是，若比较前后或左右位置的加速度检测元件的输出信号的相位，由于它们之间有相位差，所以，即使加速度检测元件的输出信号大于指定值并且在指定周期内，判别器也不输出报警信号。
如果在行驶当中发生地震，对于纵波情况，车体将整体地作上下摇动，设置在车辆前后位置的加速率检测元件向判别器输入同相位的输出信号。当判别器判定没有相位差的该信号的大小大于指定值并且其周期在指定范围内时，便输出报警信号。
另外，如果地震的摇动是横波，车体将整体地作左右摇动，于是，设置在车辆左右位置上的加速度检测元件向判别器输入同相位的输出信号。当判别器判定该信号没有相位差、且其大小大于指定值、周期在指定范围内时，便输出报警信号。
不论哪种情况，当判别器输出报警信号时，报警装置都发出警报，通知发生了地震。
另外，按照本发明的其它结构，在有地震发生、加速度检测元件向判别器输入同相位的输出信号时，判别器比较该输出信号的大小及各加速度检测元件的输出信号的相位，当没有相位差并且在单位时间内输入两个以上输出信号值大于指定值的输出信号时，便每单位时间变换为1个信号，同时在指定时间内该变换信号为指定的数量时输出报警信号。然后，报警器在接收该报警信号后发出警报。
通过结合附图的详细描述，将使本发明的目的及优点更清楚。
图1是本发明第1实施例的电路框图。
图2是表示加速度检测元件的设置位置图，(a)为车辆的平面图，(b)为车辆的侧面图。
图3是表示地震的波长的图。
图4是表示地震波的周期的图。
图5是本发明第2实施例的电路框图。
图6是低通滤波器的具体例子。
下面，参照附图说明本发明车辆用地震报警装置的第1个实施例。
图1是本发明第1个实施例的车辆用地震报警装置的框图。
如图所示，该车辆用地震报警装置1由判别器2、报警器3和4个加速度检测元件4构成。
加速度检测元件4使用的是富士株式会社的陶瓷制AN型加速度传感器AN101F，但是，AN101，CR-02BM，CR-03，CR-03H，CR-035H和CR-035BM等都可以使用。
加速度检测元件4的配置如图2所示，1个设置在车辆的发动机室5内的中部(B点)，在其左右位置(D点)各设置1个，另外1个设置在车辆的中央部分(A点)。A点和B点，在行驶时摇动比较少，D点是容易检测出相位差的点。
虽然加速度检测元件4的设置场所是上述位置，但是，为了使输出信号的相位差增大，最好尽可能使元件4之间的距离增大，并且，为了减小无用的噪声信号的输出，最好行驶时的振动很小，所以，只要能确保设置空间，也可以设在其它场所。另外，虽然将加速度检测元件4的设置场所定为4个，但是，也可以是2个或更多个。
当设置多个加速度检测元件时，安装顺序最好为：①车辆的重心点即A点，②车轮轴的中央即B点，③车轮之上的D点、以A点为中心的对称点D′点和B′点以及位于B-B′线上，D-D′线上和D′-D′线上的点。
加速度检测元件4的安装方法随设置位置而异，可利用皮带、螺旋夹、粘接剂、双面胶带等进行固定。
另一方面，装置1的判别器2由一般的模拟放大器和逻辑电路等构成，或者由微处理器构成，用来测量输入的加速度检测元件4的输出信号的大小及周期，并且比较设置在车辆前后或左右位置上的加速度检测元件4的输出信号的相位。
当加速度检测元件4的输出信号的大小大于指定值，其周期在指定周期内，并且车辆前后或左右位置上的加速度检测元件的输出信号没有相位差时，便输出报警信号。
地震波有纵波(P波)和横波(S波)，与震源的深度有关。通常，纵波的速度在地表约为6Km/秒，横波的速度约为3Km/秒左右。以频率为10Hz计算波长，则如图3所示，纵波的波长为0.6Km，横波的波长为0.3Km。
另外，纵波和横波有各种周期，不过通常如图4所示，约在0.1秒-10秒范围内，其加速度(单位为厘米/秒2)随地震的规模而大不相同，但是，本发明的指定值考虑了地震对路面的影响，按如下方式决定。
首先，指定周期在0.1sec-10sec内自由地决定。例如，规定为0.2sec-1.5sec，另外，作为大于地震的大小的指定值的指定值a，例如规定为±80厘米/秒2。这个值相当于烈度4-5。
另外，本装置的报警器3是接收到上述判别器2的报警输出后便发出警报的装置，其电路由晶体三极管及集成电路等构成，作为警报器也可以使用闪烁的指示灯及蜂呜器或声音等，或者同时并用这些手段。
装置1的电源接通时，设置在车辆各处的加速度检测元件4的输出信号便一直输入到判别器2。判别器2测量输入的加速度检测元件4的输出信号的大小及周期，并且比较设置在车辆前后或左右位置的加速度检测器4的输出信号的相位。
车辆在行驶当中，当轮胎驶入路面的凹凸不平等处、车体发生摇动及颠簸时，将会有各种信号从加速度检测元件4输入判别器2。但是，若比较设置在车辆前后或左右位置的加速度检测元件4的输出信号的相位，由于它们之间有相位差，所以，即使加速度检测元件4的输出信号大于±80厘米/秒2，周期在指定的范围0.2秒-1.5秒以内，判别器2也没有报警信号输出。
如果在行驶当中发生地震，对于纵波情况，车体将整体地作上下摇动，设置在车辆前后位置的加速度检测元件4便向判别器2输入相位相同的输出信号。当判别器2判定无相位差的该信号的大小大于±80厘米/秒2，并且周期在0.2秒-1.5秒内时，便输出报警信号。
另外，当地震的摇动为横波时，车体将整体地作左右摇动，设在车辆左右位置的加速度检测元件4便向判别器2输入同相位的输出信号。当判别器2判定该信号没有相位差，且大小大于±80厘米/秒2，并且周期在0.2秒-1.5秒内时，便输出报警信号。
下面，说明本发明的第2个实施例。在与前一实施例中说明的相同或相当的部分标以相同的符号。
本实施例与前一实施例不同的部分主要在于判别器2，测量加速度检测元件的输出信号的周期的方法改为如下方法。
即，当加速度检测元件的输出信号没有相位差、并且在单位时间内输入两个以上的大于指定值的输出信号时，则每单位时间变换为1个信号。同时，在指定时间内该变换信号有指定的数量时，便输出报警信号。
因此，判别器2的详细电路如图5所示。
这时，使用的加速度检测元件4的数量为2个，1个作为触发器用加速度检测元件4a，另一个作为相位检测用加速度检测元件4b。
在图5中，6是允许通过频率在10Hz以下的信号的低通滤波器，7是宽频带放大器，对从直流到数百赫兹的频率进行放大。8是允许通过5Hz以下的频率的低通滤波器，与上述低通滤波器6一起提高滤波效果，详细电路示于图6。
9是放大从直流到频率为10Hz左右的信号的低频放大器，用以调整下一级电平检测器10的输入电平。
10是电平检测器，是在输入大于指定值时便输出信号的电路，当加到加速度检测元件4a、4b上的加速度为80厘米/秒2时，则临界值等于低频放大器9的输出值。
11是AND电路。
12是计数电路A，其结构要在触发器用加速度检测元件4a检测到加速度并利用AND电路11判断它与相位检测用加速度检测元件4b的相位后，当因相位相同而输出的信号在1秒钟以内计数到2个时，便输出1个信号。
在1秒钟以内记录到2个以上信号时也只输出1个信号。另外，所谓1秒钟，是将其开始时刻就作为触发器检测的时刻。
13是计数电路B，其特性和计数电路A相同，只是，其结构使得在某一时间内计数到某一次信号时便输出报警信号。例如，设定为在5秒钟内有5个或在10秒钟内有10个信号的情况。用以判别地震的连续性和一般振动。
判别器2利用宽频带放大器7放大输入的加速度检测元件4的输入信号，通过用以除去噪声的低通滤波器6、8再由低频放大器9放大后测量加速度的大小。另外，利用AND电路11比较设置在车辆前后或左右位置上的加速度检测元件4的输出信号的相位差。并且，AND电路11的输出由计数电路A12和B13除去噪声后，便可检测出真正的地震信号。
虽然省略了图示，但是第1和第2实施例都是当加到加速度检测元件4上的加速度大于400厘米/秒2时，使判别器2停止动作。
这是由于当车轮驶入未铺装的道路的大凹洼等处时，加到加速度检测元件4上的加速度将大于400厘米/秒2，从而加速度检测元件4的输出信号值变得很大，使得电平检测器10的输入值远远超过临界值，所以，为了避免各加速度检测元件4的检测信号出现同相部分而发生误动作，才作了上述限制。
另外，如果加速度达到400厘米/秒2，在通常的道路上行驶的过程中也可以感觉到地震，所以，即使停止装置1的动作，也不会有什么问题。与加速度400厘米/秒2相当的地震约为烈度7级。
如上所述，按照本发明，在车辆行驶过程中可以识别车辆的摇动和地震，并且当发生地震时发出警报，从而可停止行驶，以确保安全。

Claims (2)

1.一种车辆用地震报警装置，其特征在于具有：
设置在车辆各处的多个加速度检测元件；
判别器，用来接收上述加速度检测元件的输出信号、测量该输出信号的大小及其周期、同时比较设置在车辆前后或左右位置的加速度检测元件的输出信号的相位，当输出信号的大小大于指定值±80厘米/秒2、其周期在指定的0.1秒～10秒内且车辆前后或左右位置的加速度检测元件的输出信号没有相位差时，便输出报警信号；
报警器，用于在上述判别器输出报警信号时接收该报警信号并发出警报。
2.一种车辆用地震报警装置，其特征在于具有：
设置在车辆各处的多个加速度检测元件；
判别器，用来接收上述加速度检测元件的输出信号、比较输出信号的大小及各加速度检测元件的输出信号的相位，当无相位差、且在单位时间内输入2个以上的输出信号值大于指定值的输出信号时，便每单位时间变换为1个信号，同时当在指定的时间内该变换信号达到指定的数量时，便输出报警信号；
报警器，用于在上述判别器输出报警信号时接收该报警信号并发出警报。
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