JP2000162031A - 振動計 - Google Patents

振動計

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JP2000162031A JP33591398A JP33591398A JP2000162031A JP 2000162031 A JP2000162031 A JP 2000162031A JP 33591398 A JP33591398 A JP 33591398A JP 33591398 A JP33591398 A JP 33591398A JP 2000162031 A JP2000162031 A JP 2000162031A
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英昭 鹿熊
Koji Nomura
幸司 野村
Masashi Yano
昌史 矢野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 重力によるばね特性の劣化を防止して耐久性
に優れた振動計を提供する。 【解決手段】 上下方向に振動する振動子(34)によ
って上下振動を計測する振動計(1)において、前記振
動子が収納され、該振動子が所定の振幅で上下動可能な
スペースを有する収納部(3)と、一端が前記収納部に
固定され、前記振動子を上下動可能に支持する支持部材
(例えば、支持バネ部材35)と、前記振動子に取り付
けられ、振動の大きさを計測する振動計測手段(31、
33)と、を備え、前記収納部に、少なくとも振動中の
前記移動子が埋没出来る量の流動性液状物(例えば、シ
リコンオイルS)を注入した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地震等による上下
振動を計測する振動計に関し、特に、高温環境下で使用
される振動計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、地震計、或いは感震計(総称して
振動計)として、例えば、特開平6−235656号公
報に示した可動コイル型の地震計が知られている。その
地震計100は、図3に示すように、有底円筒形状のケ
ース101中に、永久磁石102とヨーク103とで構
成した磁気回路を備え、この磁気回路中に磁力線が横切
る環状ギャップ104が形成されるとともに、振動子1
05がケース101の軸線に沿って所定の固有振動数で
振動するように支持ばね部材106で支持され、この振
動子105にコイル107が上記環状ギャップ104に
位置するように取り付られ、更にこのコイル107の両
端に、外部の解析手段(図示省略)と接続されるリード
線108が取り付けられている。また、この例では、永
久磁石102とヨーク103とで構成した電気回路は2
つを1組としてスペーサ109を介して対称に設けるも
のとしている。そして、この地震計100が所定の場所
に設置された状態で、地震計100が振動すると、振動
子105はケース101に対して軸方向に相対的に振動
して、この振動子105に設けたコイル107は環状ギ
ャップ104の磁力線を横切り、起電力が発生する。こ
れにより、振動に応じた電気信号を得ることができ、地
震波を計測することが出来るようになっている。
【0003】ところで、上記地震計100では、重力加
速度の影響を受けて振動子105が常に下方に引かれ
る。例えば、線形なばねにより振動子105を支持した
場合、原理的に1Gの重力加速度が加わる地上では、静
たわみは、以下の式によって計算出来る。
【数1】
【数2】 ここで、fn;振動数(Hz)、m;振動子の質量(K
g)、k;ばね定数(N/cm)、g;重力による加速
度(cm/s2 )、x;静たわみ量(cm) (1)式および(2)式より、
【数3】
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように振動子10
5を支持する支持ばねには、例えば、図4に示すよう
に、常に重力による負荷応力が働き、静たわみ(dx)
が生じ、この負荷応力が支持ばね110のクリープ等の
原因となっている。特に、高温環境下で使用される地震
計の場合には、この影響が大きく、長時間、同じばね特
性を維持させることが困難であるという問題点があっ
た。
【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、重力によるばね特性の劣化を防止して、特に高
温環境下においても耐久性に優れた振動計を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、上下方向に振動する振動子
(34)によって上下振動を計測する振動計(1)にお
いて、前記振動子が収納され、該振動子が所定の振幅で
上下動可能なスペースを有する収納部(3)と、一方の
端部が前記収納部の内壁に固定され、もう一方の端部が
前記振動子を上下動可能に支持する支持部材(例えば、
支持バネ部材35)と、を備え、前記収納部に、少なく
とも振動中の前記振動子が埋没出来る量の流動性液状物
(例えば、シリコンオイルS)が注入されていることを
特徴としている。
【0007】請求項1記載の発明によれば、収納部内に
固定された支持部材に上下動可能に支持された振動子が
流動性液状物の中に埋没されているので、流動性液状物
により振動子に浮力が作用することによって振動子に作
用する重力に対して抗することが出来る。従って、重力
の影響による振動子の振動特性の劣化を防止することが
出来、耐久性のよい振動計とすることが出来る。即ち、
振動子に作用する重力の一部が浮力によって減殺される
ので、静たわみ量を小さくさせることが出来ることとな
って、例えば、支持部材としてバネ材を使用した場合
に、支持部材の負担が軽減され、その結果、バネ特性が
劣化しにくくなる。特に、高温環境下で使用される振動
計の場合、高温による支持部材のクリープなどの発生を
起きにくくさせることが出来る。
【0008】ここで、振動計は、地震計、感震計、或い
は加震計等において、上下方向に振動する上下振動系を
含むものであればよい。支持部材としては、例えば、所
定のばね係数を有するばね材を使用するが、振動子34
を上下動可能に支持出来るものであればよい。収納部の
大きさは、特に限定するものではないが、振動子が上下
動したとき、収納部の上下端部に接触しないように形成
されている。流動性液状物としては、例えば、水等の液
体そのもののみならず、流動性を有するものであれば、
ある程度の粘性があるものであってもよい。また、流動
性液状物は、必ずしも収納部に充満させることは要しな
いが、少なくとも振動中の前記振動子が埋没出来る量が
注入されていることを要する。このような要件としたの
は、もし振動子が振動した場合にその一部が界面より上
に出るような場合だと浮力が変動するので、振動特性も
変動して正確な計測結果が得られない場合があるからで
ある。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の振
動計において、少なくとも一部が前記収納部の上端部よ
りも上方に位置し、前記収納部と連通して前記流動性液
状物を流入させる液状物流入部(4)を備え、前記液状
物流入部内であって、前記収納部の上端部よりも上方
に、前記流動性液状物の熱膨張による体積増加分を吸収
可能な空気貯留部(42)を設けたことを特徴としてい
る。
【0010】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特
に、少なくとも一部が前記収納部の上端部よりも上方に
位置した液状物流入部に前記収納部から前記流動性液状
物が流入するともに、液状物流入部内であって、収納部
の上端部よりも上方に設けられた空気貯留部により流動
性液状物の温度が上昇した際の流動性液状物の熱膨張に
よる体積増加分が吸収されるので、温度の変化が大きい
場合でも常に収納部内に流動性液状物を充填することが
出来る。特に、高温環境下での使用にも十分耐えうるも
のとすることができる。より具体的にいうと、振動子が
振動した場合に振動子が流動性液状物の界面よりも上に
出てしまうことを防止するには、収納部内に流動性液状
物が充満されていることが望ましい。しかし、そうする
と高温環境下では、流動性液状物が熱膨張して体積が増
加してしまった場合に装置の保全が保たれなくなる可能
性がある。そこで、本発明の空気貯留部を設けることに
より、熱膨張時の体積増加分が吸収されるので、地震計
の測定の正確性と地震計の保全性を担保することが出来
る。
【0011】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の振動計において、前記流動性液状物として、シリコ
ンオイルを用いたことを特徴としている。
【0012】請求項3記載の発明によれば、請求項1又
は2記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこ
と、特に、流動性液状物として、シリコンオイルを用い
ているので、更に熱安定性に優れたものとなって、高温
環境下でも十分使用することが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明に係る
振動計の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明
に係る地震計の構成を模式的に示した断面図である。図
2は、この地震計により計測されたデータの処理を行う
システム構成を簡略的に示したブロック図である。図1
に示す地震計1には、非磁性体であるアルミニウム、チ
タン等の金属で形成されたケース2の内部に収納部3が
設けられている。
【0014】この収納部3内には、その底部に固定され
た円筒状コイル31と、この円筒状コイル31と環状ギ
ャップ32を形成しつつ円筒状コイル31を覆う永久磁
石33と、この永久磁石33の上面に取り付けられた振
動子34と、一方の端部が前記収納部3の内壁3aに固
定され他方の端部が前記振動子34を支持する支持部材
としての支持バネ部材35、35と、を備えており、収
納部3内は流動性液状物としてのシリコンオイルSで満
たされている。収納部3の大きさは、計測許容範囲内の
前記振動子34の上下動に対応した大きさとなってい
て、振動子34が上端部にぶつかることがないようにさ
れている。また、前記ケース2内であって、前記収納部
3の上方には、液状物流入部4が設けられ、前記収納部
3と前記液状物流入部4とは、連通口41によって連通
されている。
【0015】前記振動子34は、ケース2と同様にアル
ミニウム、チタン等の金属で形成された容器であって、
その内部には空気、或いはアルゴンガスが封入されてい
る。前記支持バネ部材35、35は、円板状のダイアフ
ラムスプリングスからなり、前記振動子34の上端、下
端の2ヶ所を支持しており、前記振動子34が所定の固
有振動数で振動するようになっている。そして、振動子
34はケース2に対して軸方向に相対的に振動して、こ
の振動子34に取り付けられた永久磁石32がコイル3
1との間の環状ギャップ32の磁力線を横切ることによ
り起電力が発生する。この起電力による電気信号に基づ
いて振動が計測される。
【0016】前記収納部3内はシリコンオイルSで満た
されているので、この前記振動子34には、重力に抗す
る浮力が常に作用するようになっている。そして、振動
子34に浮力が作用する場合の静たわみ量(x’)は、
【数4】 ここで、α;浮力による加速度(cm/s2 ) (1)式および(4)式より、
【数5】 従って、浮力により、静たわみ量は減少するが、(1)
式に示した通り、振動数fnに対しては重力、浮力によ
る影響はない。
【0017】前記液状物流入部4には、前記収納部3か
ら溢れたシリコンオイルSが連通口41を介して流入さ
れているとともに、その上方には、空気貯留部42が設
けられている。前記空気貯留部42は、収納部3のシリ
コンオイルSが高温環境下に晒された場合の熱膨張によ
る体積増加分を吸収するためのものであり、一部に空気
逃がし口43が設けられている。
【0018】前記地震計1は、図2に示すように、前記
環状ギャップ32に発生した起電力に基づく電気信号
(アナログ信号)をデジタル信号に変換するA/D変換
器5と接続され、このA/D変換器5によりデジタル化
された電気信号は、パーソナルコンピュータ6、或いは
テレメータ7に出力され、解析データとして利用される
ようになっている。
【0019】以上説明した本発明に係る地震計1によれ
ば、収納部3に一方の端部が固定された支持バネ部材3
5に上下動可能に支持された振動子34がシリコンオイ
ルSの中に埋没されているので、シリコンオイルSによ
り振動子34に浮力が作用することによって振動子34
に作用する重力に対して抗することが出来る。従って、
重力の影響による支持バネ部材35の負荷が軽減される
ことにより、振動子34の振動特性の劣化を防止するこ
とが出来、耐久性のよい振動計1とすることが出来る。
特に、高温環境下で使用される振動計の場合、高温によ
る支持部材のクリープなどの発生を起きにくくさせるこ
とが出来る。
【0020】また、収納部4内にシリコンオイルSが充
満されているので、振動子34が振動した場合に振動子
34がシリコンオイルSの界面よりも上に出てしまうこ
とを確実に防止することが出来ることとなって、浮力が
変動することがなく正確な計測結果を得ることが出来
る。更に、例えば、高温環境下では、シリコンオイルS
が熱膨張して体積が増加してしまう場合があるが、その
ような場合でも空気貯留部42により熱膨張時の体積増
加分が吸収されるので、高温環境下においても地震計1
の測定の正確性と地震計1の保全性を担保することが出
来る。加えて、流動性液状物として熱安定性に優れたシ
リコンオイルSを用いているので、なお一層高温環境下
での地震計1の測定の正確性と地震計の保全性に優れた
ものとなる。
【0021】なお、上記実施の形態においては、流動性
液状物としてシリコンオイルを使用したが、水等の液体
を使用してもよい。但し、高温環境下で使用する場合に
は、熱安定性の高いものを使用することが望ましい。ま
た、支持部材としてダイヤフラムスプリングスを使用し
たが振動子34を下方より支持する場合には、弦巻バネ
を使用してもよい。
【0022】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、収納部内
に固定された支持部材に上下動可能に支持された振動子
が流動性液状物の中に埋没されているので、流動性液状
物により振動子に浮力が作用することによって振動子に
作用する重力に対して抗することが出来る。従って、重
力の影響による振動子の振動特性の劣化を防止すること
が出来、耐久性のよい振動計とすることが出来る。特
に、高温環境下で使用される振動計の場合、高温による
支持部材のクリープなどの発生を起きにくくさせること
が出来る。
【0023】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特
に、少なくとも一部が前記収納部の上端部よりも上方に
位置した液状物流入部に前記収納部から前記流動性液状
物が流入するともに、収納部の上端部よりも上方に設け
られた空気貯留部により流動性液状物の温度が上昇した
際の流動性液状物の熱膨張による体積増加分が吸収され
るので、温度の変化が大きい場合でも常に収納部内に流
動性液状物を充填することが出来る。特に、高温環境下
での使用にも十分耐えうるものとすることができる。
【0024】請求項3記載の発明によれば、請求項1又
は2記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこ
と、特に、流動性液状物として、シリコンオイルを用い
ているので、更に熱安定性に優れたものとなって、高温
環境下でも十分に耐えうるものになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る地震計の構成を模式的に示した断
面図である。
【図2】この地震計により計測されたデータの処理を行
うシステム構成を簡略的に示したブロック図である。
【図3】従来の地震計の構成を模式的に示した断面図で
ある。
【図4】従来の地震計の振動子に作用する重力の影響を
模式的に示した図である。
【符号の説明】
1 地震計 2 ケース 3 収納部 4 流体物流入部 31 コイル(地震感知手段) 33 永久磁石(地震感知手段) 34 振動子 35 支持バネ部材(支持部材) 42 空気貯留部 S シリコンオイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢野 昌史 神奈川県座間市広野台2−5020 株式会社 アカシ相模工場内 Fターム(参考) 2G064 AA05 AB01 AB02 AB19 BA02 BA05 BA25 BD11 BD15 BD48 BD62 DD32

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下方向に振動する振動子によって上下
    振動を計測する振動計において、 前記振動子が収納され、該振動子が所定の振幅で上下動
    可能なスペースを有する収納部と、 一方の端部が前記収納部の内壁に固定され、もう一方の
    端部が前記振動子を上下動可能に支持する支持部材と、 を備え、 前記収納部に、少なくとも振動中の前記振動子が埋没出
    来る量の流動性液状物が注入されていることを特徴とす
    る振動計。
  2. 【請求項2】 少なくとも一部が前記収納部の上端部よ
    りも上方に位置し、前記収納部と連通して前記流動性液
    状物を流入させる液状物流入部を備え、 前記液状物流入部内であって、前記収納部の上端部より
    も上方に、前記流動性液状物の熱膨張による体積増加分
    を吸収可能な空気貯留部を設けたことを特徴とする請求
    項1記載の振動計。
  3. 【請求項3】 前記流動性液状物として、シリコンオイ
    ルを用いたことを特徴とする請求項1又は2に記載の振
    動計。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015004539A (ja) * 2013-06-19 2015-01-08 株式会社ミツトヨ 高温対応型検出器
JP2015011034A (ja) * 2013-06-30 2015-01-19 シュルンベルジェ ホールディングス リミテッドSchlnmberger Holdings Limited 充填流体を備えたダウンホール地震センサ及びこの地震センサを使用する方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015004539A (ja) * 2013-06-19 2015-01-08 株式会社ミツトヨ 高温対応型検出器
JP2015011034A (ja) * 2013-06-30 2015-01-19 シュルンベルジェ ホールディングス リミテッドSchlnmberger Holdings Limited 充填流体を備えたダウンホール地震センサ及びこの地震センサを使用する方法

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