JP2000162032A

JP2000162032A - 地震検出装置

Info

Publication number: JP2000162032A
Application number: JP10342130A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Saito; 博幸斉藤; Tadashi Yanai; 忠司谷内; Tsutomu Kairiku; 力海陸; Satoshi Takagi; 聡高木
Original assignee: SENSOR GIJUTSU KENKYUSHO KK; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: SENSOR GIJUTSU KENKYUSHO KK; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】予め定める震度、たとえば震度５である地震
を検出する。【解決手段】ガスメータに内蔵された加速度センサＳ
１〜Ｓ３によって検出される加速度が、たとえば８０ga
lである第１の値Ｌ１以上になったとき、衝撃力の継続
時間を超える第１の時間Ｗ１、たとえば０．５secを計
測し、その後、第２の時間Ｗ２、たとえば１．０secを
タイマによって計測する。第２の時間Ｗ２内で、検出さ
れる加速度が、第２の値Ｌ２以上、たとえば１００gal
以上である振動時間Ｗ２ａを計測し、比η（＝Ｗ２ａ／
Ｗ２）が、予め定める比η１、たとえば２５％以上であ
るとき、エネルギ密度が震度５に対応して高く、したが
って地震が発生したものと判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震を検出する地
震検出装置に関し、また地震以外の振動を検出する振動
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、都市ガスのガスメータ内に
は、地震が震度５以上で発生したとき、ガスの供給を遮
断する遮断弁を設けることが規定されている。この震度
５の地震では、最大加速度が、地震の種類に依存して異
なり、たとえば８０〜２５０galである。典型的な先行
技術では、地震の発生していない状態では、固定位置に
設けられた部材の凹所に、球体が嵌り込んでおり、地震
が発生して前記部材が振動すると、球体が凹所から外れ
る。これによってスイッチング素子のスイッチング状態
がたとえばオフからオンに変化し、地震が発生したこと
が検出される。

【０００３】この先行技術では、各地震の種類に依存し
て、各地震の周波数が異なることによって、加速度がた
とえば２００galを中心にして、その検出される加速度
に、ばらつきを生じる。

【０００４】しかも、この先行技術によって加速度が正
確に検出されたとしても、前述の地震の程度である震度
５を正確に検出することができない。なぜなら、地震に
よるガス配管および家屋の損傷などの被害の程度（震
度）は、地震波のエネルギ密度にほぼ正確に対応するか
らであり、加速度に正確に対応してはいないからであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、地震
またはその他の振動の程度を正確に検出することができ
るようにした地震検出装置および震度検出装置を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、振動の加速度
を検出する加速度センサと、加速度センサの出力に応答
し、加速度センサによって検出される加速度が、予め定
める第１の値Ｌ１以上になったことをレベル弁別し、ま
たその予め定める第２の値Ｌ２以上になったことをレベ
ル弁別する振動時間計測用レベル弁別手段と、振動時間
計測用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度センサに
よって検出される加速度が、前記第１の値Ｌ１以上にな
った時点から、加速センサに作用する外部の衝撃力の継
続時間を超える予め定める第１の時間Ｗ１を計測し、さ
らに第１の時間Ｗ１に後続する予め定める第２の時間Ｗ
２を計測するタイマと、タイマと振動時間計測用レベル
弁別手段との出力に応答し、加速度センサによって検出
される加速度が、第２の時間Ｗ２内で、第２の値Ｌ２以
上である振動時間Ｗ２ａを計測する振動時間計測手段
と、振動時間計測手段の出力に応答し、計測された振動
時間Ｗ２ａの第２の時間Ｗ２内における比η（＝Ｗ２ａ
／Ｗ２）が、予め定める比η１以上であることを判別す
る時間判別手段と、時間判別手段の出力に応答し、地震
が発生したことを判別する地震判別手段とを含むことを
特徴とする地震検出装置である。

【０００７】本発明に従えば、加速度センサに振動が作
用し、検出される加速度が第１の値Ｌ１以上になると、
タイマは、第１の時間Ｗ１を計測する。第１の値Ｌ１
は、たとえば８０galであってもよい。第１の時間Ｗ１
は、たとえば０．２〜１．０secの範囲内で定められ、
たとえば０．５secであってもよい。第１の時間Ｗ１
は、衝撃力の継続時間を超える時間であり、この衝撃力
というのは、たとえば加速度センサが内蔵されたガスメ
ータに、人および物体、たとえばボールまたは掃除用箒
などが衝突したときに作用する。

【０００８】振動時間計測手段は、この第１の時間Ｗ１
を経過した後の第２の時間Ｗ２において、検出される加
速度が、第２の値Ｌ２以上である振動時間Ｗ２ａを計測
する。第２の値Ｌ２は、たとえば７０〜１００galの範
囲内で定められ、たとえば１００galであってもよく、
または前述の第１の値Ｌ１と等しい値であってもよく、
この第２の値Ｌ２は、第１の値Ｌ１を越える値であって
もよく、または第１の値Ｌ１未満の値であってもよい。
第２の時間Ｗ２は、たとえば０．５〜３．０secの値の
範囲に選ばれ、特に１．０secであってもよい。時間判
別手段は、時間の比ηを演算し、こうして得られた比η
が、予め定める比η１、たとえば２５％以上であること
を判別し、これによって地震判別手段は、地震の発生し
たことを判別する。こうして第２の時間Ｗ２内で検出さ
れる加速度が第２の値Ｌ２以上である振動時間Ｗ２ａ
が、比較的長く継続することによって、振動のエネルギ
密度が大きいものと判断することができ、したがって地
震の程度、たとえば震度を、前記予め定める比η１に対
応して判別することができるようになる。

【０００９】タイマによって前記第２の時間Ｗ２が設定
され、この第２の時間Ｗ２内での振動時間Ｗ２ａが加算
されるので、第２の時間Ｗ２を超えて長時間にわたって
振動時間Ｗ２ａが加算されて計測されることはない。し
たがって振動時間計測手段および本件地震検出装置の消
費電力を低減することができる。特にこのような地震検
出装置は、たとえば都市ガスの極めて多数のガスメータ
毎に設けられ、電池によって駆動され、したがって消費
電力が小さく、メンテナンスが容易であることが望まれ
る。本発明はこのような用途に好適して実施することが
できる。

【００１０】また第２の時間Ｗ２内で、振動時間Ｗ２ａ
における比ηが、前述のように予め定める比η１以上に
なると、直ちに地震の発生したことが判別され、第２の
時間Ｗ２経過前であっても、地震の発生が判別される。
したがって地震の発生を素早く判別することができると
ともに、このような構成によってもまた、消費電力を低
減することができる。

【００１１】また本発明は、加速度センサとタイマとの
出力に応答し、第１および第２の時間Ｗ１，Ｗ２内に、
加速度センサによって検出される加速度が、第１および
第２の値Ｌ１，Ｌ２を超える予め定める第３の値Ｌ３以
上になったことをレベル弁別する振動検出用レベル弁別
手段をさらに含み、地震判別手段は、時間判別手段と振
動検出用レベル弁別手段との出力に応答し、前記計測さ
れた振動時間の比ηが前記予め定める比η１以上であっ
て、かつ、前記検出される加速度が第３の値Ｌ３以上に
なったとき、地震が発生したことを判別することを特徴
とする。

【００１２】本発明に従えば、タイマによって計測され
る第１および第２の時間Ｗ１，Ｗ２内（＝Ｗ１＋Ｗ２）
に、検出される加速度が比較的大きな第３の値Ｌ３以上
になったとき、このことが振動検出用レベル弁別手段に
よって検出される。この第３の値Ｌ３は、第１の値Ｌ１
を超える値であり、しかも第２の値Ｌ２を超える値であ
る（Ｌ３＞Ｌ１およびＬ３＞Ｌ２）。第３の値Ｌ３は、
たとえば２５０galであってもよい。

【００１３】地震判別手段は、検出される加速度が第２
の値Ｌ２以上となっている振動時間Ｗ２ａの比ηが、予
め定める値η１以上であり、しかも、前記検出される加
速度が第１および第２の時間（Ｗ１＋Ｗ２）にわたっ
て、１回でも第３の値Ｌ３以上になったとき、地震の発
生したものと判別する。これによって地震波を、そのエ
ネルギ密度にほぼ正確に対応して検出することができ
る。したがって地震によるガス配管および家屋の損傷な
どの程度に対応した予め定める震度を正確に検出するこ
とができるようになる。

【００１４】また本発明は、振動の加速度を検出する加
速度センサと、加速度センサの出力に応答し、加速度セ
ンサによって検出される加速度が、予め定める第１の値
Ｌ１以上になったことをレベル弁別し、またその第１の
値Ｌ１を超える予め定める第２の値Ｌ３以上になったこ
とをレベル弁別する振動検出用レベル弁別手段と、振動
検出用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度センサに
よって検出される加速度が、前記第１の値Ｌ１以上にな
った時点から、加速センサに作用する外部の衝撃力の継
続時間を超える予め定める第１の時間Ｗ１を計測し、さ
らに第１の時間Ｗ１に後続する予め定める第２の時間Ｗ
２を計測するタイマと、振動用検出用レベル弁別手段の
出力に応答し、加速度センサによって検出される加速度
が、第２の値Ｌ３以上である回数を計数する計数手段
と、タイマと計数手段との出力に応答し、第２の時間Ｗ
２内で、計数値が予め定める複数回以上であるとき、地
震が発生したことを判別する地震判別手段とを含むこと
を特徴とする地震検出装置である。

【００１５】本発明に従えば、振動検出用レベル弁別手
段によって、第２の値Ｌ３以上の加速度をレベル弁別
し、その第２の値Ｌ３以上である加速度の回数を計数手
段によって計数する。第２の値Ｌ３は、たとえば２５０
galであってもよい。衝撃力の継続時間を超える第１の
時間Ｗ１経過後、第２の時間Ｗ２における計数手段によ
る計数値が、２回以上であるとき、地震の発生したもの
と判別する。こうして衝撃力が作用することによる地震
の誤判別を防ぐとともに、比較的大きな第２の値Ｌ３以
上の加速度の計数値が予め定める複数回以上検出された
とき、地震の発生したものと判別する。これによって地
震波のエネルギ密度にほぼ正確に対応した地震を判別す
ることができるようになる。前記複数回は、たとえば２
回であってもよい。第１の時間Ｗ１では、前記計数値
は、零であってもよく、または１以上の値であってもよ
い。

【００１６】また本発明は、振動の加速度を検出する加
速度センサと、加速度センサの出力に応答し、加速度セ
ンサによって検出される加速度が、予め定める第１の値
Ｌ１以上になったことをレベル弁別し、またその第１の
値Ｌ１を超える予め定める第２の値Ｌ３以上になったこ
とをレベル弁別する振動検出用レベル弁別手段と、振動
検出用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度センサに
よって検出される加速度が、前記第１の値Ｌ１以上にな
った各時点から、加速センサに作用する外部の衝撃力の
継続時間を超える予め定める第１の時間Ｗ１を計測し、
さらに第１の時間Ｗ１に後続する予め定める第２の時間
Ｗ２を計測するタイマと、タイマと振動検出用レベル弁
別手段との出力に応答し、加速度センサによって検出さ
れる加速度が、第１および第２の各時間Ｗ１，Ｗ２内
で、第２の値Ｌ３以上に、それぞれなったとき、地震が
発生したことを判別する地震判別手段とを含むことを特
徴とする地震検出装置である。

【００１７】本発明に従えば、衝撃力の継続時間を超え
る第１の時間Ｗ１内で、検出される加速度が第２の値Ｌ
３以上になり、しかもその第１の時間Ｗ１に後続する第
２の時間Ｗ２内で検出される加速度が第２の値Ｌ３以上
になったとき、地震判別手段は地震が発生したことを判
別する。こうして比較的大きな加速度が第１および第２
の各時間Ｗ１およびＷ２においてそれぞれ発生したと
き、エネルギ密度が比較的高いものと判断することがで
き、こうして地震の発生が検出される。

【００１８】また本発明は、加速度センサＳ１〜Ｓ３
は、少なくとも水平面内の直交する２つの方向ｘ，ｙの
加速度αｘ，αｙをそれぞれ検出し、加速度センサＳ１
〜Ｓ３の出力に応答し、加速度αｘ，αｙの合成値を演
算する加速度演算手段３９，６５〜６８と、加速度セン
サと加速度演算手段との出力に応答し、検出された加速
度αｘ，αｙおよび加速度演算手段の演算結果の各絶対
値を演算する絶対値演算手段４１，６９と、絶対値演算
手段の出力のうち、最大値を選択して加速度センサの出
力として導出する最大値選択手段とを含むことを特徴と
する。

【００１９】本発明に従えば、水平面内の直交する２つ
の方向ｘ，ｙの加速度αｘ，αｙを少なくともそれぞれ
検出し、さらにそれらの合成値を演算し、その加速度α
ｘ，αｙおよび合成値の絶対値のうちで時間経過に伴っ
て最大値を選択して前述の加速度センサの出力として導
出する。こうして地震波のエネルギ密度に高精度に対応
して、地震の発生を判別することができるようになる。

【００２０】また本発明は、振動の加速度を検出する加
速度センサと、加速度センサの出力に応答し、加速度セ
ンサによって検出される加速度が、予め定める第１の値
Ｌ１以上になったことをレベル弁別し、またその予め定
める第２の値Ｌ２以上になったことをレベル弁別する振
動時間計測用レベル弁別手段と、振動時間計測用レベル
弁別手段の出力に応答し、加速度センサによって検出さ
れる加速度が、前記第１の値Ｌ１以上になった時点か
ら、加速センサに作用する外部の衝撃力の継続時間を超
える予め定める第１の時間Ｗ１を計測し、さらに第１の
時間Ｗ１に後続する予め定める第２の時間Ｗ２を計測す
るタイマと、タイマと振動時間計測用レベル弁別手段と
の出力に応答し、加速度センサによって検出される加速
度が、第２の時間Ｗ２内で、第２の値Ｌ２以上である振
動時間Ｗ２ａを計測する振動時間計測手段と、振動時間
計測手段の出力に応答し、計測された振動時間の第２の
時間Ｗ２内における比η（＝Ｗ２ａ／Ｗ２）が予め定め
る比η１以上であることを判別する時間判別手段とを含
むことを特徴とする振動検出装置である。

【００２１】また本発明は、振動の加速度を検出する加
速度センサと、加速度センサの出力に応答し、加速度セ
ンサによって検出される加速度が、予め定める第１の値
Ｌ１以上になったことをレベル弁別し、またその第１の
値Ｌ１を超える予め定める第２の値Ｌ３以上になったこ
とをレベル弁別する振動検出用レベル弁別手段と、振動
検出用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度センサに
よって検出される加速度が、前記第１の値Ｌ１以上にな
った時点から、加速センサに作用する外部の衝撃力の継
続時間を超える予め定める第１の時間Ｗ１を計測し、さ
らに第１の時間Ｗ１に後続する予め定める第２の時間Ｗ
２を計測するタイマと、振動用検出用レベル弁別手段の
出力に応答し、加速度センサによって検出される加速度
が、第２の値Ｌ３以上である回数を計数する計数手段
と、タイマと計数手段との出力に応答し、第２の時間Ｗ
２内で、計数値が予め定める値以上であることを判別す
る判別手段とを含むことを特徴とする振動検出装置であ
る。

【００２２】また本発明は、振動の加速度を検出する加
速度センサと、加速度センサの出力に応答し、加速度セ
ンサによって検出される加速度が、予め定める第１の値
Ｌ１以上になったことをレベル弁別し、またその第１の
値Ｌ１を超える予め定める第２の値Ｌ３以上になったこ
とをレベル弁別する振動検出用レベル弁別手段と、振動
検出用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度センサに
よって検出される加速度が、前記第１の値Ｌ１以上にな
った各時点から、加速センサに作用する外部の衝撃力の
継続時間を超える予め定める第１の時間Ｗ１を計測し、
さらに第１の時間Ｗ１に後続する予め定める第２の時間
Ｗ２を計測するタイマと、タイマと振動検出用レベル弁
別手段との出力に応答し、加速度センサによって検出さ
れる加速度が、第１および第２の時間Ｗ１，Ｗ２内で、
第２の値Ｌ３以上に、それぞれなったことを判別する判
別手段とを含むことを特徴とする振動検出装置である。

【００２３】本発明に従えば、前述の請求項１，３，４
にそれぞれ対応し、地震以外の振動のエネルギ密度に対
応した程度を高精度で検出することができる。たとえば
水などの流体を輸送する管内で、ウォータハンマ現象が
生じたとき、そのウォータハンマ現象による振動を、本
発明の振動検出装置によって検出することができる。こ
のウォータハンマ現象が生じたとき、本件振動検出装置
の出力によって、その管が接続される開閉弁を、制御手
段によって閉じるようにしてもよく、またはその管が接
続されるボイラなどの被制御装置を、制御手段によって
運転停止するように制御してもよい。第１および第２の
時間Ｗ１，Ｗ２ならびに第１、第２および第３の値Ｌ１
〜Ｌ３は、このような地震以外の用途において、適切な
値に定めればよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
全体の電気的構成を示すブロック図である。感震器１０
は、水平面内における相互に直交するｘ，ｙの各軸方向
の加速度αｘ，αｙをそれぞれ検出する加速度センサＳ
１，Ｓ２を含む。これらの加速度センサＳ１，Ｓ２の出
力は、加速度αｘ，αｙに対応したレベルを有し、加速
度の方向に対応した極性を有し、バッファ３５，３６を
介して絶対値回路３７，３８に与えられてそれらの加速
度αｘ，αｙの絶対値│αｘ│および│αｙ│を演算す
る。さらに演算回路３９は、絶対値回路３７，３８の出
力に応答し、その加算値（＝│αｘ│＋│αｙ│）を求
め、その加算値を約１／√２倍し、こうしてベクトル合
成演算によって合成された加速度成分α３を求める。前
述の１／√２は、ほぼ０．７５（＝３／４）であり、し
たがって演算回路３９では、演算動作の簡略化を図るた
めに、これらの絶対値回路３７，３８の出力の加算値
（＝│αｘ│＋│αｙ│）を０．７５倍して演算する。

【００２５】これらの各回路３７，３８，３９の出力
は、最大値選択回路４１に与えられる。最大値選択回路
４１は、各回路３７，３８，３９の各出力のうち、時間
経過に伴って、最大値である出力を選択してライン４２
に導出する。

【００２６】ライン４２に導出された最大値選択回路４
１の信号ｃｐは、３つのレベル弁別回路４３〜４５の一
方の入力にそれぞれ与えられる。これらのレベル弁別回
路４３〜４５の他方の入力には、弁別レベル設定回路７
１，７２，７３から、第１、第２および第３の値Ｌ１，
Ｌ２，Ｌ３を表す信号がそれぞれ与えられる。第２の値
Ｌ２は、たとえば７０〜１００galであっもよく、たと
えば１００galであってもよく、前述の第１の値Ｌ１と
同一の値であってもよい。第３の値Ｌ３は、たとえば２
５０galであり、第１の値Ｌ１および第２の値Ｌ２を超
える値である（Ｌ３＞Ｌ１、およびＬ３＞Ｌ２）。

【００２７】第１および第２レベル弁別回路４３，４４
の出力は、ライン４６，４７を介してＡＮＤゲート４
８，４９にそれぞれ与えられる。

【００２８】タイマ５１からライン５２に導出される信
号は、反転回路５３を介してＡＮＤゲート４８に入力さ
れるとともに、ライン５２からそのままＡＮＤゲート４
９に与えられる。ＡＮＤゲート４９にはまた、パルス発
生回路５４からのパルスがライン５５を介して与えられ
る。

【００２９】ＡＮＤゲート４８，４９の出力およびレベ
ル弁別回路４５の出力は、マイクロコンピュータなどに
よって実現される処理回路５６にそれぞれ入力される。
処理回路５６は、地震が発生したものと判断したとき、
駆動回路５７によって都市ガスの遮断弁５８を閉じる。
こうして地震の震度が予め定める値、たとえば震度５以
上であるとき、遮断弁５８が閉じられ、安全が確保され
る。本発明の図１に示される地震検出装置は、都市ガス
のガスメータに内蔵され、電池によって駆動される。

【００３０】図２は、図１に示される地震検出装置の動
作を説明するための波形図である。地震によって感震器
１０の加速度センサＳ１，Ｓ２から地震の振動の加速度
に対応した信号が導出される。たとえば加速度センサＳ
１からは、図２（１）に示される加速度に対応したレベ
ルを有する信号が導出される。加速度センサＳ１，Ｓ２
の各出力は、回路３７〜３９に与えられて演算され、最
大値選択回路４１からは、ライン４２に、図２（２）に
示される信号が導出される。このライン４２に導出され
る信号は、レベル弁別回路４３〜４５によってレベル弁
別される。

【００３１】図３は、処理回路５６の動作を説明するた
めのフローチャートである。ステップａ１において本件
地震検出装置の電源が投入されることによって、次のス
テップａ２では初期化動作が行われる。ステップａ３で
は、ライン４２に導出される最大値選択回路４１からの
信号ｃｐのレベルが、レベル弁別回路４３によって予め
定める第１の値Ｌ１以上であるかどうかが判断される。
以下の説明では、レベルを信号と同一参照符で表すこと
がある。信号ｃｐが、第１の値Ｌ１以上であるとき、ス
テップａ４では、処理回路５６はタイマ５１をスタート
し、これによって第１の時間Ｗ１を計測する。第１の時
間Ｗ１は、０．２〜１．０secであり、たとえば０．５s
ecであってもよい。

【００３２】信号ｃｐが、第１の値Ｌ１以上になったと
き、図２（３）に示されるように、レベル弁別手段４３
からライン４６には、図２（３）に示される信号が導出
される。前述のタイマ５１はステップａ４において図２
（３）の時刻ｔ１で第１の時間Ｗ１の計測を図２（６）
のように開始する。

【００３３】ステップａ５では、この第１の時間Ｗ１に
おいてレベル弁別回路４５によって信号ｃｐが第３の値
Ｌ３以上であるかどうかが判断される。信号ｃｐが第３
の値Ｌ３以上であるとき、ステップａ６において、チェ
ックフラグＦ３１をオンにする。

【００３４】ステップａ５において、レベル弁別回路４
５で検出される信号ｃｐが第３の値Ｌ３以上であると
き、レベル弁別回路４５からは図２（４）に示される波
形を有する信号が導出される。

【００３５】ステップａ７では、第１の時間Ｗ１が経過
していないとき、ステップａ５に戻る。

【００３６】第１の時間Ｗ１が経過した後、ステップａ
８ではタイマ５１は、第２の時間Ｗ２を計測する。この
第２の時間Ｗ２は、たとえば０．５〜３．０secであ
り、たとえば１．０secであってもよい。ステップａ９
では、カウンタ５９の計数値ｎを零にリセットする。

【００３７】ステップａ１０では、フラグＦ２１がオン
であるかどうかが判断される。初期化された状態では、
フラグＦ２１はオフであり、したがってステップａ１０
から次のステップａ１１に移る。

【００３８】信号ｃｐが、レベル弁別回路４４において
第２の値Ｌ２以上であるとき、ライン４７には、図２
（５）に示される波形を有する信号が導出される。タイ
マ５１は、ライン５２に図２（６）に示される信号波形
を導出し、したがってＡＮＤゲート４８は、この第１の
時間Ｗ１において、信号ｃｐが第１の値Ｌ１以上である
とき、その信号を図２（３）のように導出する。

【００３９】ＡＮＤゲート４９は、時刻ｔ２〜ｔ３にお
ける第２の時間Ｗ２において、信号ｃｐが第２の値Ｌ２
以上である期間中、パルス発生回路５４からの図２
（７）に示されるパルスを導出し、したがってこのＡＮ
Ｄゲート４９の出力波形は図２（８）に示される。

【００４０】ステップａ１１では、ＡＮＤゲート４９か
らのパルスの数をカウンタ６１によって計数する。すな
わちカウンタ６１は、信号ｃｐが第２の値Ｌ２以上であ
る期間Ｗ２ａが、第２の時間Ｗ２内での比η（＝Ｗ２ａ
／Ｗ２）を演算し、その比ηが、予め定める比η１以上
であるかどうかを判断する。比ηが予め定める比η１以
上であるとき、たとえば２５％以上であるとき、ステッ
プａ１２においてフラグＦ２１をオンにする。こうして
地震波のエネルギ密度が比較的高いとき、地震が発生し
たものと判断することができる。ステップａ１１におい
て、信号ｃｐに関してη≧η１であることが判断される
と、ステップａ１２では、フラグＦ２１をオンにする。
本発明の実施の一形態では、ステップａ１２から、ステ
ップａ１７に移り、地震が発生したものと判別する。フ
ラグＦ２１が一旦、オンになったときには、ステップａ
１０からはステップａ１３に移る。

【００４１】ステップａ１３では、信号ｃｐが、第２の
時間Ｗ２において第３の値Ｌ３以上であるかどうかを判
断する。信号ｃｐが第３の値Ｌ３以上であるとき、ステ
ップａ１４では、フラグＦ３２をオンにし、次のステッ
プａ１５では、カウンタ５９の計数値を、１だけインク
リメントする。

【００４２】ステップａ１６においてフラグＦ２１がオ
ンであるかどうかが判断され、オンであれば、ステップ
ａ１７において地震が発生したものと判別する。こうし
て前記計測された振動時間の比ηが、予め定める比η１
以上であって、すなわちフラグＦ２１がオンであって、
かつ、検出される加速度が第３の値Ｌ３以上であり、し
たがってフラグＦ３２がオンであるとき、地震が発生し
たことが判別される。

【００４３】フラグＦ２１がオンでないとき、ステップ
ａ１６からステップａ１９に移り、フラグＦ３１がオン
であるかが判断される。すなわち前述の第１の時間Ｗ１
において、信号ｃｐが第３の値Ｌ３以上であるか、すな
わちフラグＦ３１がオンであるかどうかが判断される。
フラグＦ３１がオフであるとき、次のステップａ２０で
は、カウンタ５９の計数値ｎが予め定める値、たとえば
２以上（ｎ≧２）であれば、ステップａ１７において地
震が発生したことが判別される。こうして第２の時間Ｗ
２のみにおいて、信号ｃｐが第３の値Ｌ３以上である回
数ｎが、２以上であるとき、地震が発生したものと判別
される。

【００４４】ステップａ１９においてフラグＦ３１がオ
ンであれば、すなわち第１の時間Ｗ１において信号ｃｐ
が第３の値Ｌ３以上であれば、ステップａ１７において
地震が発生したことが判別される。すなわち第１の時間
Ｗ１において信号ｃｐが第３の値Ｌ３以上であり、しか
も前述のステップａ１４において第２の時間Ｗ２で信号
ｃｐが第３の値Ｌ３以上である回数が少なくとも１以上
であれば、地震が発生したことが判別される。

【００４５】時間Ｗ２がステップａ２１において経過し
たことが判断されると、ステップａ２２に移り、地震の
発生が検出されず、ステップａ１８で一連の動作が終了
する。

【００４６】図４は、本発明の実施の他の形態の一部の
電気的構成を示すブロック図である。この実施の形態で
は、感震器１０において、鉛直方向であるｚ軸方向の加
速度を検出する加速度センサＳ３がさらに追加される。
加速度センサＳ３の出力は、バッファ６３から絶対値回
路６４に与えられてｚ軸方向の加速度の絶対値が演算さ
れる。演算回路６５は、絶対値回路３８，６４の出力を
演算して、前述の演算回路３９と同様に、α４＝０．７
５（│αｙ│＋│αｚ│）を演算する。さらに演算回路
６６は、絶対値回路３７，６４の出力に応答して合成加
速度α５＝０．７５（│αｘ│＋│αｚ│）を演算す
る。さらに演算回路６７，６８は、絶対値回路３７，３
８，６４の出力に応答し、加速度α６，α７を演算す
る。加速度α６は、α６＝│αｘ│・│αｙ│・│αｚ
│である。加速度α７は、α７＝│αｘ│＋│αｙ│＋
│αｚ│である。これらの絶対値回路３７，３８，６４
および演算回路３９，６５，６６，６７，６８の各出力
は、最大値選択回路６９に与えられ、これらの値のうち
の最大値が、時間経過に伴ってライン４２に導出され
る。その他の構成と動作は、前述の実施の形態と同様で
ある。

【００４７】図５は、感震器１０を示す斜視図である。
感震器１０は、直方体または立方体などのブロック体１
１と、ブロック体１１の相互に直交する３つの取付面１
２，１３，１４にそれぞれ固定される加速度センサＳ
１，Ｓ２，Ｓ３とを備える。ブロック体１１は、鉄もし
くはアルミニウムなどの金属製または合成樹脂製などの
剛体である。

【００４８】図６（１）はセンサＳ１の断面図であり、
図６（２）はセンサＳ１を切り欠いて示す斜視図であ
る。センサＳ１は、片持ち支持される振り子１５と、振
り子１５の往復運動する方向（図６（１）の上下方向）
に振り子１５の両側で配置される一対の電極１６，１７
とを有する。振り子１５は、振り子本体１８と、片持ち
支持部分１９とから成り、片持ち支持部分１９は取付け
部２０に連なる。振り子１５と取付け部２０とは、導電
性単結晶シリコンから成る。振り子本体１８に対向して
スペーサ２１が配置される。電極１６，１７は扁平なガ
ラス板２２，２３に形成されており、これらの電極１
６，１７はアルミニウム製薄膜であり、たとえば蒸着な
どの手法で形成される。ガラス板２２，２３は、導電性
単結晶シリコンから成る基板２４，２５にそれぞれ固定
されており、電極１６，１７はガラス板２２，２３に形
成された連結孔２６，２７を介して基板２４，２５に電
気的に接続される。こうしてセンサＳ１は、図６（１）
の対称面２８に関して対称に構成される。

【００４９】片持ち支持部分１９は、完全弾性体である
ので、ヒステリシス、脆性およびクリープが生じない。
取付け部２０とガラス板２２，２３と基板２４，２５
は、二酸化シリコンを介して完全に融合し、またスペー
サ２１も同様であり、こうして内部空間２９は気密状態
であり、真空となっている。振り子本体１８と電極１
６，１７との間の間隔ｄ１，ｄ２は、自然状態、すなわ
ち加速度が作用していない状態では，２〜５μｍ程度で
あり、この実施例ではｄ１＝ｄ２である。スペーサ２１
は、振り子１５および取付け部２０と同一材料から成
る。こうしてセンサＳ１は、たとえば縦２×横２×厚さ
３ｍｍであって、微小な形状に構成される。振り子１５
の厚さ方向（図６（１）の上下方向）をｘ方向とすると
き、センサＳ１は図１のブロック体１１の取付面１２に
ｘ方向が一致するように接着剤などによって固定され
る。残余のセンサＳ２，Ｓ３もまた同様に構成される。

【００５０】このようなセンサＳ１は、長期間にわたっ
て特性が安定しており、また−４０〜＋１２５℃の広い
温度範囲で高精度で加速度を検出することができる。セ
ンサＳ１は、面２８に関して対称であり、したがって熱
膨張によっても、全体が均一に膨張するので、振り子本
体１８と各電極１６，１７との容量の合成値は変わらな
い。またセンサＳ１は、たとえば４０００ｇ（ｇは重力
加速度）程度の過衝撃、すなわち過加速度による振り子
本体１８の振れを、サンドイッチ状の電極１６，１７、
すなわちガラス板２２，２３で制限するので、振り子本
体１８を支持する片持ち支持部分１９に過度のたわみ力
が作用せず、したがって片持ち支持部分１９の破損を防
止できる。さらに本実施例の構成によれば、感度方向の
選択性に優れている。すなわち振り子１５を含めてセン
サＳ１が図６（１）の上下方向に積層構造を形成してい
るので、図６（１）の上下方向には感度が優れており、
図６（１）の紙面垂直方向の感度は極めて低くなる。

【００５１】さらに、振り子１５および取付け部２０
は、半導体エッチング技術によって微細な加工が容易で
あり、センサＳ１の自動化による大幅な製造工数の削減
によって、品質を安定化し、量産効果による低価格化を
実現できる。またシリコンウエハ技術でセンサＳ１を製
造することができ、また温度係数が非常に低いので、室
温で調整して出荷することができ、これによって製造工
数を大幅に削減できる。またマイクロエッチング技術を
採用することができ、小型化が可能である。残余のセン
サＳ２，Ｓ３もまたセンサＳ１と同様な構成を有する。

【００５２】感震器は、片持ち支持される導電性振り子
および該振り子の振動方向に隔てて配置される一対の対
向電極から成る感震センサと、該振り子と各対向電極と
の間の静電容量を検出する容量検出手段とを具備するこ
とによって、小型軽量な構成で、地震の加速度を高精度
で計測することができる。

【００５３】感震器の振り子は、導電性単結晶シリコン
で形成されることによって、ヒステリシス、脆性、クリ
ープ等が無い完全弾性体として機能するため、測定精度
が向上する。また、シリコンウエハに関する製造技術を
利用することによって、数ｍｍオーダのセンサを高品質
で大量に製造することができる。

【００５４】振り子１５と各電極１６，１７との間の容
量をＣ１，Ｃ２とするとき、加速度が存在しない自然状
態では、Ｃ１＝Ｃ２であり、加速度が発生すると、慣性
の法則によって、間隔ｄ１，ｄ２（図６（１）参照）が
相互に異なり、これによってＣ１＜Ｃ２またはＣ１＞Ｃ
２となる。変換回路は、ライン３１，３２，３３に接続
され、１つのセンサＳ１の容量Ｃ１，Ｃ２に対応する電
圧Ｖ１、Ｖ２をそれぞれ出力する。前述の図１および図
４に示される各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、この変換器
を含めた構成を示している。

【００５５】図７〜図１１は本件発明者の実験結果を示
す波形図である。図７は、ｘ軸方向の加速度センサＳ１
の出力波形を示す。図８はｙ軸方向の加速度センサＳ２
の出力波形を示す図である。図９はｚ軸方向の加速度セ
ンサＳ３の出力波形を示す図である。地震発生時には、
これらの加速度センサＳ１〜Ｓ３から、図７〜図９に示
される信号がそれぞれ導出される。

【００５６】図１０は、加速度センサＳ１に外部から衝
撃力が作用したときにおける加速度センサＳ１の出力波
形を示す図である。加速度センサＳ１に衝撃力が作用し
たとき、その衝撃力は、前述の第１の時間Ｗ１未満で大
きく減衰する。衝撃力の継続時間は、０．２〜１．０se
c未満であり、たとえばこの実験データでは、０．４sec
である。前述の第１の時間Ｗ１は、この衝撃力の継続時
間を超える時間に定められ、これによって衝撃力による
地震の誤検出を防ぐ。

【００５７】図１１は、本件発明者の実験結果を示す波
形図であり、図１〜図３に示される実施の形態におい
て、最大値選択回路４１からライン４２に導出される信
号ｃｐの波形を示す図である。本発明によれば、地震波
のエネルギ密度に対応した程度を検出することができ
る。

【００５８】

【発明の効果】請求項１の本発明によれば、地震の程度
である震度を正確に検出することができるようになる。
しかも第１の時間Ｗ１内では、振動時間が計測されず、
したがって外部の衝撃力が作用することによる地震の誤
検出を防ぐことができる。さらに本発明によれば、第２
の時間Ｗ２内における第２の値Ｌ２以上である加速度の
振動時間Ｗ２ａが計測されて、その比ηが、予め定める
比η１以上であるとき、地震が発生したことが判別さ
れ、こうして振動のエネルギ密度が大きいとき、地震を
正確に判別することができる。

【００５９】さらに本発明によれば、第２の時間Ｗ２に
おいて振動時間Ｗ２ａが計測され、したがって長時間に
わたる振動時間の計測による無駄な電力の消費を防ぐこ
とができる。このことは特に、電池を駆動源とする構成
において重要であり、メンテナンスを容易にすることが
できる。

【００６０】さらに本発明によれば、第２の時間Ｗ２未
満であっても、前記比ηが、予め定める比η１以上にな
ると、直ちに地震の発生したことが判別されるので、こ
のことによってもまた、消費電力を低減することがで
き、また地震の発生を迅速に行うことができる。

【００６１】請求項２の本発明によれば、地震の発生を
もっと正確に判別することができるようにするために、
震動時間の比ηが前記予め定める比η１以上であるだけ
でなく、さらに第１および第２の時間Ｗ１，Ｗ２内で加
速度が予め定める第３の値Ｌ３以上になって大きいと
き、地震が発生したものと判別する。こうして地震波の
エネルギ密度にほぼ正確に対応して地震の発生を検出す
ることができるようになる。

【００６２】請求項３の本発明によれば、衝撃力による
誤検出を防ぐために、第２の時間Ｗ２内で、加速度が、
比較的大きい第２の値Ｌ３以上になった回数を計数し、
予め定める複数回以上であるとき、地震が発生したもの
と判別し、これによってエネルギ密度にほぼ正確に対応
した地震の程度を検出することができる。

【００６３】請求項４の本発明によれば、加速度が第１
の時間Ｗ１内で比較的大きい第２の値Ｌ３以上になり、
しかも第２の時間Ｗ２でもまた第２の値Ｌ３以上になっ
たとき、地震が発生したものと判別し、こうしてエネル
ギ密度が比較的高い震度に対応した地震の発生を正確に
検出することができる。

【００６４】請求項５の本発明によれば、水平面内の直
交する２つの方向の加速度αｘ，αｙを少なくともそれ
ぞれ検出し、さらにそれらの合成値を演算してそれらの
最大値を選択することによって、地震波のエネルギ密度
に高精度に対応して、地震の発生を判別することができ
るようになる。

【００６５】請求項６〜８の各発明によれば、前述の請
求項１，３，４と同様に、地震波以外の振動のエネルギ
密度に対応した程度を正確に判別することができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の全体の電気的構成を示
すブロック図である。

【図２】図１に示される地震検出装置の動作を説明する
ための波形図である。

【図３】処理回路５６の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図４】本発明の実施の他の形態の一部の電気的構成を
示すブロック図である。

【図５】感震器１０を示す斜視図である。

【図６】図６（１）はセンサＳ１の断面図であり、図６
（２）はセンサＳ１を切り欠いて示す斜視図である。

【図７】本件発明者の実験結果を示し、ｘ軸方向の加速
度センサＳ１の出力波形を示す波形図である。

【図８】本件発明者の実験結果を示し、ｙ軸方向の加速
度センサＳ２の出力波形を示す波形図である。

【図９】本件発明者の実験結果を示し、ｚ軸方向の加速
度センサＳ３の出力波形を示す波形図である。

【図１０】本件発明者の実験結果を示し、加速度センサ
Ｓ１に外部から衝撃力が作用したときにおける加速度セ
ンサＳ１の出力波形を示す波形図である。

【図１１】本件発明者の実験結果を示し、図１〜図３に
示される実施の形態における最大値選択回路４１からラ
イン４２に導出される絶対値信号ｃｐの波形を示す波形
図である。

【符号の説明】

１０感震器３５，３６，６３バッファ３７，３８，６４絶対値回路４１，６９最大値選択回路４３，４４，４５レベル弁別回路５１タイマ５４パルス発生回路５６処理回路５７駆動回路５８遮断弁５９，６１カウンタＳ１，Ｓ２，Ｓ３加速度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷内忠司大阪府大阪市淀川区木川東３丁目４番９号株式会社センサー技術研究所内 (72)発明者海陸力大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者高木聡大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内Ｆターム(参考） 2G064 AA05 AB04 AB19 BA05 BA08 BD05 BD32 BD43 CC13 CC55 CC60 DD29 DD32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動の加速度を検出する加速度センサ
と、加速度センサの出力に応答し、加速度センサによって検
出される加速度が、予め定める第１の値Ｌ１以上になっ
たことをレベル弁別し、またその予め定める第２の値Ｌ
２以上になったことをレベル弁別する振動時間計測用レ
ベル弁別手段と、振動時間計測用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度
センサによって検出される加速度が、前記第１の値Ｌ１
以上になった時点から、加速センサに作用する外部の衝
撃力の継続時間を超える予め定める第１の時間Ｗ１を計
測し、さらに第１の時間Ｗ１に後続する予め定める第２
の時間Ｗ２を計測するタイマと、タイマと振動時間計測用レベル弁別手段との出力に応答
し、加速度センサによって検出される加速度が、第２の
時間Ｗ２内で、第２の値Ｌ２以上である振動時間Ｗ２ａ
を計測する振動時間計測手段と、振動時間計測手段の出力に応答し、計測された振動時間
Ｗ２ａの第２の時間Ｗ２内における比η（＝Ｗ２ａ／Ｗ
２）が、予め定める比η１以上であることを判別する時
間判別手段と、時間判別手段の出力に応答し、地震が発生したことを判
別する地震判別手段とを含むことを特徴とする地震検出
装置。
【請求項２】加速度センサとタイマとの出力に応答
し、第１および第２の時間Ｗ１，Ｗ２内に、加速度セン
サによって検出される加速度が、第１および第２の値Ｌ
１，Ｌ２を超える予め定める第３の値Ｌ３以上になった
ことをレベル弁別する振動検出用レベル弁別手段をさら
に含み、地震判別手段は、時間判別手段と振動検出用レベル弁別手段との出力に応
答し、前記計測された振動時間の比ηが前記予め定める
比η１以上であって、かつ、前記検出される加速度が第
３の値Ｌ３以上になったとき、地震が発生したことを判
別することを特徴とする請求項１記載の地震検出装置。
【請求項３】振動の加速度を検出する加速度センサ
と、加速度センサの出力に応答し、加速度センサによって検
出される加速度が、予め定める第１の値Ｌ１以上になっ
たことをレベル弁別し、またその第１の値Ｌ１を超える
予め定める第２の値Ｌ３以上になったことをレベル弁別
する振動検出用レベル弁別手段と、振動検出用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度セン
サによって検出される加速度が、前記第１の値Ｌ１以上
になった時点から、加速センサに作用する外部の衝撃力
の継続時間を超える予め定める第１の時間Ｗ１を計測
し、さらに第１の時間Ｗ１に後続する予め定める第２の
時間Ｗ２を計測するタイマと、振動用検出用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度セ
ンサによって検出される加速度が、第２の値Ｌ３以上で
ある回数を計数する計数手段と、タイマと計数手段との出力に応答し、第２の時間Ｗ２内
で、計数値が予め定める複数回以上であるとき、地震が
発生したことを判別する地震判別手段とを含むことを特
徴とする地震検出装置。
【請求項４】振動の加速度を検出する加速度センサ
と、加速度センサの出力に応答し、加速度センサによって検
出される加速度が、予め定める第１の値Ｌ１以上になっ
たことをレベル弁別し、またその第１の値Ｌ１を超える
予め定める第２の値Ｌ３以上になったことをレベル弁別
する振動検出用レベル弁別手段と、振動検出用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度セン
サによって検出される加速度が、前記第１の値Ｌ１以上
になった各時点から、加速センサに作用する外部の衝撃
力の継続時間を超える予め定める第１の時間Ｗ１を計測
し、さらに第１の時間Ｗ１に後続する予め定める第２の
時間Ｗ２を計測するタイマと、タイマと振動検出用レベル弁別手段との出力に応答し、
加速度センサによって検出される加速度が、第１および
第２の各時間Ｗ１，Ｗ２内で、第２の値Ｌ３以上に、そ
れぞれなったとき、地震が発生したことを判別する地震
判別手段とを含むことを特徴とする地震検出装置。
【請求項５】加速度センサＳ１〜Ｓ３は、少なくとも水平面内の直交する２つの方向ｘ，ｙの加速
度αｘ，αｙをそれぞれ検出し、加速度センサＳ１〜Ｓ３の出力に応答し、加速度αｘ，
αｙの合成値を演算する加速度演算手段３９，６５〜６
８と、加速度センサと加速度演算手段との出力に応答し、検出
された加速度αｘ，αｙおよび加速度演算手段の演算結
果の各絶対値を演算する絶対値演算手段４１，６９と、絶対値演算手段の出力のうち、最大値を選択して加速度
センサの出力として導出する最大値選択手段とを含むこ
とを特徴とする請求項１〜４のうちの１つに記載の地震
検出装置。
【請求項６】振動の加速度を検出する加速度センサ
と、加速度センサの出力に応答し、加速度センサによって検
出される加速度が、予め定める第１の値Ｌ１以上になっ
たことをレベル弁別し、またその予め定める第２の値Ｌ
２以上になったことをレベル弁別する振動時間計測用レ
ベル弁別手段と、振動時間計測用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度
センサによって検出される加速度が、前記第１の値Ｌ１
以上になった時点から、加速センサに作用する外部の衝
撃力の継続時間を超える予め定める第１の時間Ｗ１を計
測し、さらに第１の時間Ｗ１に後続する予め定める第２
の時間Ｗ２を計測するタイマと、タイマと振動時間計測用レベル弁別手段との出力に応答
し、加速度センサによって検出される加速度が、第２の
時間Ｗ２内で、第２の値Ｌ２以上である振動時間Ｗ２ａ
を計測する振動時間計測手段と、振動時間計測手段の出力に応答し、計測された振動時間
の第２の時間Ｗ２内における比η（＝Ｗ２ａ／Ｗ２）が
予め定める比η１以上であることを判別する時間判別手
段とを含むことを特徴とする振動検出装置。
【請求項７】振動の加速度を検出する加速度センサ
と、加速度センサの出力に応答し、加速度センサによって検
出される加速度が、予め定める第１の値Ｌ１以上になっ
たことをレベル弁別し、またその第１の値Ｌ１を超える
予め定める第２の値Ｌ３以上になったことをレベル弁別
する振動検出用レベル弁別手段と、振動検出用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度セン
サによって検出される加速度が、前記第１の値Ｌ１以上
になった時点から、加速センサに作用する外部の衝撃力
の継続時間を超える予め定める第１の時間Ｗ１を計測
し、さらに第１の時間Ｗ１に後続する予め定める第２の
時間Ｗ２を計測するタイマと、振動用検出用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度セ
ンサによって検出される加速度が、第２の値Ｌ３以上で
ある回数を計数する計数手段と、タイマと計数手段との出力に応答し、第２の時間Ｗ２内
で、計数値が予め定める値以上であることを判別する判
別手段とを含むことを特徴とする振動検出装置。
【請求項８】振動の加速度を検出する加速度センサ
と、加速度センサの出力に応答し、加速度センサによって検
出される加速度が、予め定める第１の値Ｌ１以上になっ
たことをレベル弁別し、またその第１の値Ｌ１を超える
予め定める第２の値Ｌ３以上になったことをレベル弁別
する振動検出用レベル弁別手段と、振動検出用レベル弁別手段の出力に応答し、加速度セン
サによって検出される加速度が、前記第１の値Ｌ１以上
になった各時点から、加速センサに作用する外部の衝撃
力の継続時間を超える予め定める第１の時間Ｗ１を計測
し、さらに第１の時間Ｗ１に後続する予め定める第２の
時間Ｗ２を計測するタイマと、タイマと振動検出用レベル弁別手段との出力に応答し、
加速度センサによって検出される加速度が、第１および
第２の時間Ｗ１，Ｗ２内で、第２の値Ｌ３以上に、それ
ぞれなったことを判別する判別手段とを含むことを特徴
とする振動検出装置。