DE2820244A1

DE2820244A1 - Schwingungsdetektor

Info

Publication number: DE2820244A1
Application number: DE19782820244
Authority: DE
Inventors: Makoto Saito
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1977-05-09
Filing date: 1978-05-09
Publication date: 1978-11-16
Also published as: JPS5856092B2; FR2390716A2; US4185503A; JPS53138382A; IT7868029A0

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Schwingungsdetektoren, insbesondere einen Schwingungsdetektor, welcher in der Lage ist, den Augenblick zu erfassen, an welchem zwei von drei Komponenten einer zusammengesetzten Schwingung einen vorbestimmten Wert erreicht haben.

Der erfindungsgemässe Schwingungsdetektor kann als Seismograph zum Messen von Erdbeben Verwendung finden. Gewöhnlich besitzt die bei einem Erdbeben auftretende Schwingung drei unabhängige Komponenten, jedoch reicht die Analyse von zwei in einer horizontalen Ebene liegenden Komponenten aus, um durch Erdbeben folgende hervorgerufene Schäden eu erfassen.

Es sind viele Schwingungsdetektoren bekannt, von denen einige nachfolgend beschrieben werden sollen.

1. Schwingungsdetektor (A)

Bei diesem Schwingungsdetektor-Typ sind zwei Sätze konventioneller Schwingungsinessgerate, welche lediglich eine Komponente messen, in geeigneter Weise derart angeordnet, dass zwei Komponenten erfasst werden können. Die elektrischen Ausgangssignale dieser beiden Sätze der Schwingungsmessgeräte werden einer Quadratwurzelschaltung zugeleitet, und es wird dann festgestellt, ob das dann hergestellte Ausgangssignal den eingestellten Sollwert erreicht.

2. Schwingungsdetektor (B)

Ein Pendel, welches in einer Näherungsebene schwingen kann, wirkt zweifach wie eine bewegliche Elektrode. In seiner stationären Stellung ist dieses Pendel in der Mitte eines zylindrischen

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Ringes angeordnet, welcher die feste Elektrode darstellt. Wenn die Schwingung einen vorbestimmten Wert erreicht, dann berührt die bewegliche Elektrode die feste Elektrode, und es wird ein Stromkreis geschlossen, so dass ein elektrisches Signal abgegeben wird.

3. Schwingungsdetektor (C)

Anstelle der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode des Schwingungsdetektors (B) sind viele elektrische Kontakte entweder am Umfang des Pendels oder am Umfang des zylindrischen Pendellagers vorgesehen. Wenn die Schwingung den eingestellten Wert erreicht, dann wird der Schaltkreis an den elektrischen Kontakten geschlossen.

Anhand der Figuren 1 bis 3 (B) der Zeichnung sollen nachfolgend ausführliche Beschreibungen der drei unterschiedlichen, bekannten Schwingungsdetektoren gegeben werden, welche in Seismographen verwendet werden, um die horizontalen Komponenten einer bei einem Erdbeben auftretenden Bewegung zu erfassen.

In der Fig.1 ist ein Beispiel für den ersten Schwingungsdetektor (A) dargestellt. In der Fig.1 bezeichnet das Bezugszeichen 1a das Schwingungsmessgerät, welches dafür vorgesehen ist, die Ost-West-Komponente der Erdbewegung zu erfassen, während das Bezugszeichen 2a das andere Schwingungsmessgerät bezeichnet, welches dafür vorgesehen ist, die Süd-Nord-Komponente der Erdbewegung zu erfassen. Mit dem Bezugszeichen 3a ist ein Quadratwurzelschaltkreis bezeichnet, das Bezugszeichen 4a bezeichnet einen Amplitudendetektor, das Bezugszeichen 5a einen Relaiskreis und das Bezugszeichen 6a einen Relaisausgang.

Dieser Schwingungsdetektor misst die Bewegung des Bodens in einer horizontalen Ebene. Das Schwingungsmessgerät oder der Seismographverstärker 1a, welcher die Ost-West-Komponente er-

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fasst, gibt ein der Amplitude der Ost-West-Schwingung der Erdbebenbewegung entsprechendes elektrisches Ausgangssignal an den Quadratwurzelschaltkreis 3a ab. Das Schwingungsmessgerät oder der Seismographverstärker 2a, der die Süd-Nord-Komponente misst, gibt ein der Amplitude der Schwingung der Süd-Nord-Komponente der Erdbebenbewegung entsprechendes elektrisches Ausgangssignal an den Quadratwurzelschaltkreis 3a ab. Der Quadratwurzelschaltkreis 3a zieht die Quadratwurzel aus den beiden vorgenannten Eingängen und gibt ein der Amplitude der Schwingung der Erdbebenbewegung in der horizontalen Ebene entsprechendes elektrisches Ausgangssignal an den Amplitudendetektor 4a ab. Der Amplitudendetektor 4a erzeugt ein Ausgangssignal, wenn ein elektrisches Eingangssignal einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dieses Ausgangssignal aktiviert den Relaiskreis 5a,und am Relaiskontaktausgang 6a erscheint ein Ausgangssignal. Wenn der Relaiskreis 5a ein Selbsthaltekreis ist, dann wird das vorbeschriebene Ausgangssignal aufrechterhalten, nachdem die Schwingung aufgehört hat.

Jedoch benötigt dieser Vorrichtungstyp zwei Sätze von Seismographkonvertern 1a und 2a. Ferner werden elektronische Schaltkreise unterschiedlicher Funktionen benötigt. Diese Vorrichtung ist daher kompliziert und sehr teuer.

In der Fig.2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schwingungsdetektors B gezeigt. In dieser Figur bedeuten die Bezugszeichen 1b einen Sockel, 2b ein Pendellager, 3b ein Pendel, 4b eine bewegliche Elektrode, 5b eine feste Elektrode, 6b eine Isolierung, 7b und 8b Leiter, 9b einen Relaiskreis und 1ob einen Relaisausgang.

Der Sockel 1b ist horizontal angeordnet. Die bewegliche Elektrode 4b, die an dem Pendel 3b befestigt ist, befindet sich in ihrem stationären Zustand in der Mitte der festen Elektrode 5b. Wenn eine Schwingung stattfindet, dann ändert sich die relative

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Lage des Pendels 3b und des Sockels 1b. Das Pendel 3b wird von dem Pendellager 2b derart getragen, dass es sich in allen Richtungen innerhalb einer horizontalen Ebene frei bewegen kann. Wenn also die Grosse der Erdbebenbewegung begrenzt ist auf die Amplitude des Innendurchmessers der festen Elektrode, dann kommt die bewegliche Elektrode 4b mit irgendeinem Teil der Innenwandung der festen Elektrode 5b in Berührung.

Da die feste Elektrode 5b und die bewegliche Elektrode 4b über Leiter 7b und 8b mit dem Relaiskreis 9b verbunden sind, wird der Relaiskreis 9b durch die Berührung der beweglichen Elektrode 4b und der festen Elektrode 5b erregt, und der Relaisausgang 1ob zeigt an, dass die bewegliche Elektrode 4b die feste Elektrode 5b berührt. Auf diese Weise wird die Tatsache erfasst, dass die Erdbewegung den eingestellten Wert erreicht hat.

Obwohl die Vorrichtung sehr einfach ausgebildet ist, weist sie einen Nachteil auf, der darin besteht, dass die Abmessungen der festen Elektrode 5b den eingestellten Wert oder Sollwert festlegen, so dass eine Änderung dieses Wertes nicht möglich ist.

In den Fig.3(A) und 3(B) ist das dritte Modell, nämlich der Detektor C, dargestellt. In diesen Figuren bedeuten die Bezugszeichen 1c ein Gehäuse, 2c ein Pendel, 3c Kontakte, 4c eine Einstellschraube zur Einstellung eines Sollwertes, 5c einen Relaiskreis und 6c einen Relaisausgang.

Das Gehäuse 1c ist horizontal angeordnet. Das Pendel 2c steht in stationärem Zustand aufrecht. Die zahlreichen Kontakte 3c, die am Umfang des oberen Teils des Pendels 2c angeordnet sind, befinden sich direkt gegenüber den Einstellschrauben 4c für den einzustellenden Sollwert für die Erdbebenschwingung. Der Abstand zwischen diesen Kontakten 3c und ihren entsprechenden Einstellschrauben 4c ist jeweils gleich gross. Die Einstell-

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schrauben 4c können derart eingestellt werden, dass durch den Kontakt 3c ein Stromkreis genau in einem Augenblick geschlossen wird, in welchem der Wert der Horizontalbewegung gemessen werden soll. Wenn die Erdbebenbewegung den eingestellten Sollwert erreicht, dann stellt irgendeiner der zahlreichen Kontakte 3c einen geschlossenen Stromkreis her, so dass der Relaiskreis 5c erregt wird. Dann wird der Relaisausgang 6c aus seiner Ruhestellung gebracht. Auf diese Weise wird gemessen, dass die Erdbewegung ihren Sollwert erreicht hat.

Der Vorteil der vorbeschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass der Sollwert verändert werden kann, indem die Einstellschrauben 4c entsprechend eingestellt werden. Das bedeutet jedoch, dass unbedingt eine sehr sorgfältige Einstellung der zahlreichen Einstellschrauben 4c vorgenommen werden muss. Die zahlreichen Kontakte 3c und die dazugehörigen Einstellschrauben für den Sollwert 4c führen zu Sollwertfehlern. Wenn diese Sollwertfehler verringert werden sollen, dann müsste die Anzahl der Kontakte erhöht werden, was wiederum eine zusätzliche schwierige Einstellarbeit zur Folge hat.

Zur Vermeidung der vorbeschriebenen Nachteile wurde ein verbesserter Schwingungsdetektor vorgeschlagen, welcher in der US-Patentanmeldung Serial No. 841,116 beschrieben ist (Deutsche Patentanmeldung P 27 46 279.9). Ein solcher Schwingungsdetektor v/eist ein stationäres Gehäuse auf, in welchem eine Masse beweglich gelagert ist, so dass sie oszillierend aus einer senkrechten Bezugsstellung abgelenkt werden kann, wenn eine Schwingung in das Gehäuse eingeleitet wird, und in diese Bezugsstellung zurückkehrt, wenn die eingeleitete Schwingung aufhört. Der vorbeschriebene Schwingungsdetektor weist ferner einen Lichtstrahlsensor mit zahlreichen Zellen auf, welcher auf der Masse oder auf dem stationären Gehäuse montiert ist, sowie eine auf dem stationären Gehäuse oder der Masse montierte Licht-

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quelle, je nachdem, wo der Sensor montiert ist, sowie eine optische Einrichtimg zur Fokussierung eines von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahles, welche dafür sorgt, dass der gebündelte Lichtstrahl auf die eine oder andere der Zellen fällt, in Abhängigkeit davon, ob er von der Masse reflektiert wird oder nicht, und jede Zelle des Lichtstrahlsensors ist in der Lage, ein elektrisches Signal abzugeben, wenn der von der Masse reflektierte Lichtstrahl auf die Zelle fällt.

Obwohl der vorbeschriebene Schwingungsdetektor zufriedenstellend arbeitet, weist er einige verbesserungswürdige Einzelheiten auf. Zum Beispiel ist die Konstruktion der Masse dadurch kompliziert, dass diese eine optische und/oder elektrische Einrichtung besitzt. Da die Masse sehr gleichförmig ausgelenkt werden muss, ergibt sich durch eine komplizierte Konstruktion notwendigerweise ein Nachteil. Da ferner die Auslenkung der Masse durch den Strahlengang nicht verstärkt wird, ist die Empfindlichkeit des vorbeschriebenen Schwingungsdetektors ziemlich gering.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, die vorbeschriebenen Nachteile und Beschränkungen der bekannten Schwingungsdetektoren zu vermeiden und einen neuen und verbesserten Schwingungsdetektor vorzuschlagen, welcher in der Lage ist, eine Schwingung einer vorbestimmten Intensität oder einer darüberliegenden Intensität in irgendeiner horizontalen Richtung zu messen.

Die Erfindung ist ferner darauf gerichtet, einen Schwingungsdetektor zu schaffen, dessen Masse einfach konstruiert ist und der eine hohe Empfindlichkeit besitzt.

Der erfindungsgemässe Schwingungsdetektor ist gekennzeichnet durch ein stationäres Gehäuse, eine Masse, welche in dem Gehäuse beweglich gelagert ist, so dass sie oszillierend aus

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einer senkrechten Bezugsstellung auslenkbar ist, wenn in das Gehäuse eine Schwingung eingeleitet wird, und in die Bezugsstellung zurückkehrt, nachdem die Einleitung der Schwingung aufgehört hat, durch einen optischen Spiegel, der horizontal auf der Oberseite der Masse befestigt ist, durch eine Lichtquelle, die auf dem stationären Gehäuse angeordnet ist, durch eine Lichtempfängerebene, die optisch mit mehreren auf dem stationären Gehäuse angeordneten Zellen verbunden ist, durch eine erste optische Einrichtung, welche den Lichtstrahl von der Lichtquelle auf den.Spiegel leitet, und durch eine zweite optische Einrichtung, welche den von dem Spiegel reflektierten Lichtstrahl der Lichtquelle auf der Lichtempfängerebene fokussiert, wobei jede Zelle derart ausgelegt ist, dass sie ein elektrisches Signal abgibt, wenn sie von dem Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Auslenkung der Masse belichtet wird.

Gemäss der Erfindung wird also ein Schwingungsdetektor vorgeschlagen, welcher eine in einem Gehäuse beweglich gelagerte Masse sowie eine Einrichtung zur Erfassung der Schwingungen dieser Masse und eine Einrichtung zur Dämpfung der Schwingungen dieser Masse aufweist. Das Erfassen der Schwingung der Masse wird durch die Kombination einer optischen und einer elektrischen Einrichtung erzielt. Die Masse besitzt einen Spiegel, und von einer festen Lichtquelle wird über den auf der Masse befestigten Spiegel ein optischer Strahlengang auf eine feste Lichtempfängerebene reflektiert. In dieser Lichtempfängerebene befindet sich ein Strahlensensor, welcher mehrere Zellen besitzt und die von der Lichtquelle ausgesandten und über den Spiegel auf die jeweiligen Zellen reflektierten Lichtstrahlen auffängt. In Abhängigkeit von der Schwingung der Masse wird von dem Lichtstrahl eine bestimmte Zelle beleuchtet, die ein elektrisches Ausgangssignal abgibt, wodurch angezeigt wird, dass die Zelle mit dem Lichtstrahl beleuchtet wird. Die Schwingung wird infolgedessen als elektrische Aus gangs giro sse einer jeden Zelle erfasst.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig.1 ein Blockdiagramm eines vorbekannten Schwingungsdetektors ;

Fig.2 die Konstruktion eines anderen bekannten Schwingungsdetektors ;

Fig.3(A) die Konstruktion eines weiteren bekannten Schwingungsdetektors ;

Fig.3(B) die Schaltung des in der Fig.3(A) gezeigten Schwingungsdetektors ; .

Fig.4(A) und Fig.4(B) Seitenansichten eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Schwingungsdetektors;

Fig.5(Α), Fig.5(B) und Fig.5(C) einige Ausführungsbeispiele für die Anordnung der Zellen des Strahlensensors, welche bei dem erfindungsgemässen Schwingungsdetektor Anwendung finden;

Fig.6 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung des erfindungsgemässen Schwingungsdetektors; und

Fig.7(A) und Fig.7(B) eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht auf eine Dämpfungseinrichtung, die einen Teil des erfindungsgemässen Schwingungsdetektors bildet.

Die Fig.4(A) und 4(B) zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Schwingungsdetektors. Die Fig.4(A) zeigt die beweglich gelagerte Masse im nicht ausgelenkten stationären Zustand, während die Fig.4(B) die Masse in einer ausgelenkten Position zeigt, die diese während der Schwingung einnehmen kann. Die Masse wirkt wie ein umgedrehtes Pendel und wird nachfolgend auch so bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 1 ist das Gewicht des umgedrehten Pendels bezeichnet, mit 2 ein Gehäuse, mit 3 eine

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Stützfeder des Pendels, mit 4 eine Lichtquelle, mit 5 eine kreisförmige Öffnung für den schematisch dargestellten Lichtstrahl, mit 6 eine Sammellinse, mit 7 bis 11 Teile des Lichtstrahles von der Lichtquelle 4, mit 12 eine Linse, mit 13-(1) bis 13-(n) Abschnitte einer Lichtempfängerebene, mit 14 ein optisches Faserbündel, mit 15-(1) bis 15-(n) Fasern, die über den Querschnitt des Faserbündels verteilt angeordnet sind, mit 16-(1) bis 16-(n) Zellen eines Strahlensensors, mit 17 eine Dämpfungseinrichtung und mit 25 der auf dem Pendel angeordnete Spiegel.

Im stationären Zustand wird das Pendel 1 von der Feder 3 in senkrechter Stellung abgestützt, wie dies in der Fig.4(A) gezeigt ist. Der von der Lichtquelle 4 ausgesandte Lichtstrahl 7 geht durch die kreisförmige öffnung 5, und der Lichtstrahl 8, welcher aus der Öffnung 5 austritt, trifft auf die Linse 6. Der aus der Linse 6 austretende Lichtstrahl 9 besteht aus parallelem Licht und wird zum Spiegel 25 geleitet, welcher sich auf dem Pendel 1 befindet. Der Spiegel 25 reflektiert den Lichtstrahl, und das reflektierte Licht 1o geht durch die Linse 12 zur Lichtempfängerebene 13-(1) bis 13-(n). Der aus der Linse 12 austretende Lichtstrahl 11 wird auf die Lichtempfängerebene 13-(1) bis 13-(n) fokussiert, so dass das Bild der kreisförmigen öffnung 5 auf der Lichtempfängerebene erscheint. In stationärem Zustand steht das Pendel senkrecht, und der Lichtstrahl 9 erleuchtet die Mitte der Liehtempfängerebene 13-(1) bis

Wenn ein Erdbeben oder irgendeine andere Schwingung auftreten, dann erfolgt in Abhängigkeit von den Horizontalkomponenten der Schwingung eine Relativbewegung zwischen dem Pendel 1 und dem Gehäuse 2. Da die Dämpfungseinrichtung 17 dazu vorgesehen ist, die Bewegung des Pendels zu dämpfen, wird die Bewegung der Erde genau durch die Bewegung des Pendels 1 wiedergegeben.

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Ferner begrenzt die Dämpfungseinrichtung 17 die Schwingungsamplitude des Pendels. Wenn das Pendel schwingt, wie dies in der Fig.4(B) gezeigt ist, dann beleuchtet der Lichtstrahl 9 den seitlichen Teil des Spiegels 25, und infolgedessen beleuchtet der Lichtstrahl 1o oder 11 die seitlichen Abschnitte der Lichtempfängerebene 13-(1) bis 13-(n) anstatt äaz Zentrum der Lichtempfängerebene. Der optische Zustand auf der Lichtempfängerebene wird auf die Zellen des Strahlensensors 16-(1) bis 16-(n) mittels des optischen Faserbündels 14 übertragen. Ein Ende des optischen Faserbündels 14 bildet die Lichtempfängerebene, während das andere Ende des optischen Faserbündels 14 den Querschnitt 15-(1) bis 15-(n) bildet, mit welchem die Zellen des Strahlensensors 16-(1) bis 16-(n) optisch verbunden sind.

Die Zellen des Strahlensensors sind fotoelektrische Wandler, welche entsprechend der Beleuchtung der Zelle ein elektrisches Ausgangssignal erzeugen. Einige der Zellen sind Fototransistoren, Fotodioden und einige sind Halbleiter wie CdS. Es sei besonders darauf hingewiesen, dass das Pendel keine elektrischen Vorrichtungen enthält und infolgedessen keine Leitungsdrähte aufweist. Ferner besitzt das Pendel keine optische Vorrichtung mit Ausnahme des Spiegels. Infolgedessen ist die Konstruktion des Pendels stark vereinfacht, und das Pendel kann ungehindert ausgelenkt werden und in Abhängigkeit von der Erdschwingung gleichmässig schwingen. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass sowohl die Lichtquelle als auch die Lichtempfängerebene auf dem Gehäuse befestigt sind anstatt auf dem Pendel. Deswegen wird eine stabile Funktion der Lichtquelle und der Lichtempfängerebene gewährleistet, und die Beschränkungen der optischen Vorrichtungen sind verringert.

Es sei ferner darauf hingewiesen, dass der Ablenkungswinkel des Lichtstrahles 1o doppelt so gross wie der des Lichtstrahles 9

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ist, da der Lichtstrahl von dem Spiegel 25 reflektiert wird.
Der Spiegel 25 verstärkt also die Schwingungsamplitude. Entsprechend ist die Empfindlichkeit des erfindungsgemässen
Schwingungsdetektors wesentlich verstärkt.

In den Fig.5(A), 5(B) und 5(C) sind einige Ausführungsbeispiele für die Anordnung der Zellen des Sensors gezeigt. Gemäss
Fig.5(A) ist die Lichtempfängerebene 13-(1) bis 13-(n) in mehrere Ringe unterteilt, welche konzentrisch zum mittleren Ring
angeordnet sind. Der mittlere Ring 13-(1), der erste Ring
13-(2) und der äusserste Ring 13-(n) liegen über die Querschnitte 15-(1), 15-(2) bis 15-(n) des optischen Faserbündels
4 den Zellen 16-(1), 16-(2) und 16-(n) gegenüber. Entsprechend erleuchtet der Lichtstrahl 9 im stationären Zustand die Mitte
13-(1) der Lichtempfängerebene des optischen Faserbündels 14,
und dieser Lichtstrahl erleuchtet die Zelle 16-(1) des Sensors über den Querschnitt 15-(1). Wenn eine Schwingung den Lichtstrahl 9,1 ο und 11 ablenkt, dann erleuchtet der Lichtstrahl
einen der konzentrischen Ringe 13-(2) bis 13-(n) und dann wird eine der Zellen 16-(2) bis 16-(n) beleuchtet. Es sei darauf
hingewiesen, dass der mittlere Kreis 13-(1) und die Ringe 13-(2) bis 13-(n) symmetrisch zum Mittelpunkt der Lichtempfängerebene angeordnet sind und dass jede Schwingungsbewegung in der horizontalen Ebene den Lichtstrahl 9 zu einem der Ringe 13-(2) bis
13-(n) ablenkt.

In der Fig.5(B) ist eine weitere Anordnung der Zellen gezeigt, bei welcher die Lichtempfängerebene sowohl in konzentrische Ringe als auch durch radiale Linien unterteilt ist.

Die Fig.5(C) zeigt noch eine weitere Anordnung der Zellen, bei welcher die Lichtempfängerebene durch mehrere sich senkrecht
kreuzende Linien unterteilt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass bei der Verwendung der Anordnungen gemäss der Fig.5(B) und/oder 5(C) nicht nur die Intensität der Schwingung, sondern auch die

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Richtung der Schwingung gemessen werden kann.

In der Fig.6 ist die elektrische Schaltung gezeigt, die bei dem erfindungsgemässen Schwingungsdetektor Anwendung findet. Die Ausgänge der Zellen des Sensors (16-(1) bis 16-(n)) sind über Leiter W an Anschlüsse 18-(1) bis 18-(n) angeschlossen. Bei dem in der Fig.6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zur Messung der Schwingung zwei Schwellwerte vorgesehen. Gemäss Fig.6 ist der Anschluss 18-(k) an den Verstärker 19 angeschlossen, während der Anschluss 18-(m) an den Verstärker 2o angeschlossen ist. Es sei darauf hingewiesen, dass irgendwelche anderen Anschlüsse an andere Verstärker angeschlossen sein könnten, um weitere Schwellwerte vorzusehen. Wenn eine Schwingung auftritt, deren Intensität ausreicht, dass an dem Anschluss 18-(k) ein elektrisches Signal erzielt wird, dann gelangt dieses elektrische Signal über den Verstärker 19 zu dem Relais 21, so dass der Kontakt 23 geschlossen wird und eine den ersten Schwellwert übersteigende grössere Schwingung angezeigt wird. Wenn ferner eine Schwingung auftritt, deren Intensität ausreicht, so dass am Anschluss 18-(m) ein elektrisches Signal erzeugt wird, dann gelangt das elektrische Signal über den Verstärker 2o zum Relais 22, so dass der Kontakt 24 des Relais 22 geschlossen wird und eine Schwingung angezeigt wird, die grosser als der zweite Schwellwert ist.

Die in den Fig.4(A) und 4(B) gezeigte Lichtquelle 4 kann zum Beispiel von einer Wolframfadenlampe, einer lichtemittierenden Diode (LED) oder von einem Laser gebildet sein. Wenn die Lichtquelle eine lichtemittierende Diode oder ein Laser ist, dann muss der Sensor (16-(1) bis 16-n)) ein fotoelektrischer Wandler sein, bei welchem das empfindlichste Spektrum mit demjenigen der Lichtquelle koinzidiert.

Es sei darauf hingewiesen, dass anstelle des verwendeten umge-

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drehten Pendels, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, bei dem Gegenstand der Erfindung ein hängendes Pendel ebensogut verwendet werden kann.

Die Fig.7(A) und 7(B) zeigen die Konstruktion der Dämpfungseinrichtung 17. In diesen Figuren bezeichnen die Bezugszeichen 1 das Pendel, 17a die mit dem Pendel 1 verbundene leitende Platte, 17b ein Magnetjoch, 17c einen Spalt zwischen einem Paar Magnetpolen (N und S). Wenn jedoch das Pendel 1 schwingt, dann bewegt sich die leitende Platte 17a innerhalb des Spaltes 17c, in welchem sich das Magnetfeld befindet. Infolgedessen erzeugt die Bewegung der leitenden Platte 17a Wirbelströme im Ring 17. Da die Wirbelströme die Schwingungsenergie des Pendels verbrauchen, wird die Bewegung des Pendels gedämpft oder gebremst.

Es kann natürlich auch jede andere Dämpfungseinrichtung Verwendung finden. Zum Beispiel kann das Pendel zu Dämpfungszwecken in Öl eingetaucht sein.

Wie dies bereits ausgeführt wurde, ist der erfindungsgemässe Schwingungsdetektor in der Lage zu messen, ob der zusammengesetzte Wert von zwei Komponenten einer zusammengesetzten Schwingung den eingestellten Wert oder Sollwert erreicht hat oder nicht. Auf diese Weise arbeitet ein einziger Detektor genauso wie zwei Sätze konventioneller Detektortypen.

Da die Messung optisch erfolgt, kann der Sollwert leicht geändert werden, und es können mehrere Sollwerte vorgegeben werden. Die vorbeschriebene Vorrichtung kann als Schwingungsdetektor Verwendung finden, der nur dazu eingesetzt ist zu messen, ob die horizontale, maximale Beschleunigung einer Erdbebenbewegung den vorgegebenen Sollwert erreicht hat oder nicht. Ferner kann der erfindungsgemäss Schwingungsdetektor als Neigungsmesser verwendet werden, der erfasst, ob die Neigung des Sockels, auf

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welchem der Schwingungsdetektor angeordnet ist, den vorgegebenen Wert erreicht hat oder nicht.

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Claims

PATENTANWÄLTE KLAUS D. KIRSCHNER WOLFGANG GROSSE DIPL.-PHYSIKER DIPL.-INGENIEUR OKI ELEKCTRIC INDUSTRY CO., LTD. Minato-ku, Tokyo / Japan HERZOG-WILHELM-STR. 17 D-8 MÜNCHEN 2 IHR ZEICHEN: YOUR REFERENCE: uNSERZEicHEN: Y 3095 Gs /bö OUR REFERENCE: DATUM: Schwingungsdetektor Patentansprüche

1.,) Schwingungsdetektor, gekennzeichnet durch ein stationäres Gehäuse (2), eine Masse (1), welche in dem Gehäuse (2) beweglich gelagert ist, so dass sie oszillierend aus einer senkrechten Bezugsstellung auslenkbar ist, wenn in das Gehäuse (2) eine Schwingung eingeleitet wird, und in die Bezugsstellung zurückkehrt, nachdem die Einleitung der Schwingung aufgehört hat, durch einen optischen Spiegel (25), der horizontal auf der Oberseite der Masse (1) befestigt ist, durch eine Lichtquelle (4), die auf dem stationären Gehäuse (2) angeordnet ist, durch eine Lichtempfängerebene (13), die optisch mit mehreren, auf dem stationären Gehäuse (2) angeordneten Zellen (16) verbunden ist, durch eine erste optische Einrichtung (6), welche den Lichtstrahl von der Lichtquelle (4) auf den Spiegel (25) leitet, und durch eine zweite optische Einrichtung (12), welche den von dem Spiegel (25) reflektierten Lichtstrahl der Lichtquelle (4) auf der Lichtempfängerebene (13) fokussiert,

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wobei jede Zelle (16) derart ausgelegt ist, dass sie ein elektrisches Signal abgibt, wenn sie von dem Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Auslenkung der Masse belichtet wird.

2. Schwingungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lichtempfängerebene (13) und den Zellen (16) ein optisches Faserbündel (14) angeordnet ist, welches aus einer Reihe von Fasergruppen (15) besteht, die den Lichtstrahl von der Lichtempfängerebene (13) zu den Zellen (16) leiten.

3. Schwingungsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bündel der optischen Fasern (15) in mehrere Abschnitte unterteilt ist, nämlich einen mittleren Kreis (13-(I)) und mehrere konzentrisch dazu angeordnete Ringe (13-(2) bis 13-(n)), und dass jeder Abschnitt einer separaten Zelle (16) des Lichtstrahlsensors zugeordnet ist, um diese zu belichten.

4. Schwingungsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bündel der optischen Fasern (15) in mehrere Abschnitte unterteilt ist, nämlich einen mittleren Kreis und. mehrere Kreisbogenabschnitte, die konzentrisch zu dem mittleren Kreis angeordnet sind, und dass jeder Abschnitt einer separaten Zelle (16) des Lichtstrahlsensors zugeordnet ist, um diese zu belichten (Fig.5(B)).

5. Schwingungsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bündel der optischen Fasern (15) in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die von sich wechselseitig senkrecht kreuzenden Linien des Querschnitts begrenzt sind, und dass jeder Abschnitt einer separaten Zelle (16) des Lichtstrahlensensors zugeordnet ist, um diese zu belichten (Fig.5(C)).

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