JP2001021659A

JP2001021659A - データロガー

Info

Publication number: JP2001021659A
Application number: JP18938399A
Authority: JP
Inventors: Mineaki Moriyama; 峰明森山; Toshio Tozawa; 敏雄斗沢
Original assignee: Akashi Corp
Current assignee: Akashi Corp
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、地震に係る振動を検出し、
この振動をトリガーとして、計測データの記録を開始す
るデータロガーを提供することである。【解決手段】データロガー１は、Ｂ５サイズ程度の筐
体に収納されたポータブル型の記録装置であり、検出し
た振動の大きさを電気信号（アナログ信号）として出力
する検出器２０とケーブル４０を介して接続されてお
り、検出器２０と共に現地に常設され、常時検出器２０
から送信される電気信号（アナログ信号）を受信して、
所定周波数の振動であるか否かの監視、即ち地震の発生
を監視する。そして、所定周波数の振動であると判定し
た場合には、受信中の電気信号（アナログ信号）を計測
データ（デジタル信号）に変換して、当該計測データの
記録を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震に係る振動の
計測データを記録するデータロガーに関し、詳細には、
地震波を検出して計測データの記録を開始するデータロ
ガーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の地震計測に係るデータロガーは、
検出器と共に現地に常設される装置であり、検出器は、
場合によっては地下数百ｍ地点に設置されるため、ケー
ブルを介して地上のデータロガーに接続されている。そ
して、検出器によって検出される地震、即ち振動に係る
電気信号（アナログ信号）が、ケーブルを介してデータ
ロガーに送信され、データロガーは、受信したアナログ
信号を振動値を数値で表す計測データ（デジタル信号）
に変換して、計測データとして記録する。

【０００３】即ち、データロガーは、検出器から常時送
信される電気信号（アナログ信号）を計測データとして
常時記録していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、地震の
解析に対して実際に必要となる計測データは、地震発生
前後の計測データで十分であり、従来のデータロガーに
おいては、不必要なデータをも記録していた。また、ポ
ータブル型のデータロガーにおいては、記憶容量が少な
かったり、電源バッテリーによる動作時間の制限等が課
される。このため、計測データの常時記録を行うことに
よって、却って地震発生前後の必要なデータの記録がで
きない恐れがあった。

【０００５】また、トリガーと呼ばれる所定の閾値を越
えた時に、計測データの記録を開始する機能を有したデ
ータロガーが存在するが、検出器及びデータロガーが山
岳部に設置された場合には、木の伐採や落石等の雑振動
によって誤動作するケースが多く、地震に係るトリガー
の機能としては不十分なものであった。

【０００６】そこで、本発明の課題は、地震に係る振動
を検出し、この振動をトリガーとして、計測データの記
録を開始するデータロガーを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のデ
ータロガーは、振動検出信号の内、所定周波数の信号の
みを濾波することによって、地震波に係る信号を出力す
るフィルター手段（例えば、図１の起動用フィルター１
０）と、前記フィルター手段によって濾波された振動検
出信号をＡ／Ｄ変換することによって、所定の計測デー
タに変換する変換手段（例えば、図１のＡ／Ｄ変換器１
２）と、前記変換手段によって変換された計測データを
記憶する記憶手段（例えば、図１の記憶部７及び記憶媒
体８）と、を備えたことを特徴としている。

【０００８】この請求項１記載の発明によれば、フィル
ター手段は、振動検出信号の内、所定周波数の信号のみ
を濾波することによって、地震波に係る信号を出力し、
変換手段は、前記フィルター手段によって濾波された振
動検出信号をＡ／Ｄ変換することによって、所定の計測
データに変換し、記憶手段は、前記変換手段によって変
換された計測データを記憶する。

【０００９】したがって、地震に係る振動のみを計測デ
ータとして記録することができるため、雑振動等の不要
な計測データを記録することのない実用的なデータロガ
ーを提供することができる。

【００１０】また、請求項２記載の発明のように、請求
項１記載のデータロガーにおいて、前記フィルター手段
によって濾波された振動検出信号が、所定値以上である
か否かを判定することによって、地震波か否かを判定す
る判定手段（例えば、図１のコンパレータ回路１１）を
さらに備え、前記判定手段によって前記振動検出信号が
所定値以上であると判定された場合に、前記記憶手段に
よる前記計測データの記憶を開始することとしてもよ
い。

【００１１】この請求項２記載の発明によれば、地震に
係る振動を検出し、この振動をトリガーとして計測デー
タの記録を開始することが可能となり、雑振動による誤
動作を低減させることのできるデータロガーを提供する
ことができる。

【００１２】また、請求項３記載の発明のように、請求
項１または２記載のデータロガーにおいて、前記フィル
ター手段は、縦方向、横方向及び前後方向の３方向の振
動検出信号を入力し、当該３方向の振動検出信号に基づ
く合成信号の内、所定周波数の信号のみを濾波すること
によって、地震波に係る信号を出力することとしてもよ
い。

【００１３】この請求項３記載の発明によれば、地震波
の特徴である３方向の振動波に基づいて、濾波されるた
め、より精確に地震波を検出することが可能となり、デ
ータロガーの実用性をさらに高めることができる。

【００１４】さらに、請求項４記載の発明のように、請
求項１〜３何れか記載のデータロガーを、携帯可能なケ
ースに収めることとしてもよい。

【００１５】この請求項４記載の発明によれば、データ
ロガーは携帯可能なケースに収められているため、運搬
や交換等を容易に行うことができるとともに、設置面積
が小さいために、設置場所を選ばず、データロガーの適
用範囲を広げることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２を参照して、
本発明を適用したデータロガー１の実施の形態を詳細に
説明する。

【００１７】まず構成を説明する。図１は、本発明を適
用したデータロガー１の内部構成を示すブロック図であ
る。

【００１８】データロガー１は、Ｂ５サイズ程度の筐体
に収納されたポータブル型の記録装置であり、検出した
振動の大きさを電気信号（アナログ信号）として出力す
る検出器２０とケーブル４０を介して接続されており、
検出器２０と共に現地に常設され、常時検出器２０から
送信される電気信号（アナログ信号）を受信して、所定
周波数の振動であるか否かの監視、即ち地震の発生を監
視する。そして、所定周波数の振動であると判定した場
合には、受信中の電気信号（アナログ信号）を計測デー
タ（デジタル信号）に変換して、当該計測データの記録
を開始する。

【００１９】図１において、データロガー１は、ＣＰＵ
２と、入力部３と、表示部４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６
と、記憶部７と、記憶媒体８と、アンプモジュール９
と、起動用フィルター１０と、コンパレータ回路１１
と、Ａ／Ｄ変換器１２とにより構成されており、ケーブ
ル４０を介して、横方向、前後方向、及び縦方向の３つ
の方向（以下、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向と呼ぶ）の振動
を検出する検出器２０と接続されている。

【００２０】ＣＰＵ（Central Processing Unit）２
は、ＲＯＭ５に格納されているＩＰＬ（Initial Progra
m Loader）プログラムや記録処理プログラム等を実行し
て、その処理結果をＲＡＭ６内のワークメモリエリアに
格納するとともに、処理内容を表示部４に表示する。

【００２１】また、ＣＰＵ２は、記録処理として、Ａ／
Ｄ変換器１２から入力される計測データ（デジタル信
号）を、後述するＲＡＭ６内のリングバッファに繰り返
し上書き記録し、コンパレータ回路１１から記録開始の
指示信号が入力されると、リングバッファに記録した計
測データを記憶媒体８へ記憶させるとともに、Ａ／Ｄ変
換器１２から入力される計測データ（デジタル信号）の
記憶媒体８への記録を開始する。

【００２２】入力部３は、日付や時刻等を入力するため
の入力キーや、各種機能を設定するための設定キー等に
より構成され、キーの押下信号をＣＰＵ２に出力する。
表示部４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等によ
り構成され、ＣＰＵ２から入力されるデータロガー１の
動作状態や現在時刻等を表示する。

【００２３】ＲＯＭ（Read Only Memory）５は、ＣＰＵ
２によってデータロガー１の起動時に実行されるＩＰＬ
プログラムや、計測データの記録を行うための記録処理
プログラムの他、ＩＰＬプログラムや記録処理プログラ
ムに係る各種初期設定値等を格納する。

【００２４】ＲＡＭ（Random Access Memory）６は、ア
ンプモジュール９等を介して検出器２０から常時送信さ
れる計測データを格納するリングバッファや、記録処理
等の各種処理に係る各種データを格納するワークメモリ
エリアを形成している。計測データの常時受信は、所定
容量のリングバッファに繰り返し計測データを記録する
ことによって実現されており、例えば、計測データ５分
間分の記憶容量を持つリングバッファに、繰り返し計測
データを記録することによって、最新の計測データが５
分間分、常時記録される。そして、記憶媒体８への記録
開始時に、リングバッファ内に格納された計測データ
を、常時送信される計測データと併せて記録することに
より、地震発生前後のデータを記録する。

【００２５】記憶部７は、計測データを記録するための
記憶媒体８を有しており、この記憶媒体８は磁気的、光
学的記憶媒体、若しくは半導体メモリで構成されてい
る。また、この記憶媒体８は記憶部７に固定的に設けた
もの、若しくは着脱自在に装着するものであり、ハード
ディスクドライブやメモリカード等の何れの媒体であっ
てもよい。また、計測データが記録された記憶媒体８を
回収することによって、計測データ、即ち地震の解析が
行われる。

【００２６】アンプモジュール９は、検出器２０から常
時送信されるアナログ信号である電気信号を増幅し、起
動用フィルター１０とＡ／Ｄ変換器１２へ出力するアン
プである。また、検出器２０からは、Ｘ方向、Ｙ方向、
Ｚ方向の振動に係るアナログ信号が送信されるが、それ
ぞれの信号を増幅して出力する。

【００２７】起動用フィルター１０は、アンプモジュー
ル９から出力されるＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の振動に係
るアナログ信号に基づいて、所定の周波数帯域の信号、
即ち地震波を濾波して、Ａ／Ｄ変換器１２とコンパレー
タ回路１１へ出力する帯域フィルター回路である。この
地震波の検出は、地震波の特徴である、周波数が低く、
かつ振幅の大きい振動波のみを濾波することによって実
現するが、動作原理については詳細に後述する。尚、起
動用フィルター１０は、アナログフィルターであっても
電子フィルターであってもよい。

【００２８】コンパレータ回路１１は、オペアンプ１１
ａと、可変抵抗１１ｂと、ダイオード１１ｃとによって
構成されており、可変抵抗１１ｂ及びダイオード１１ｃ
によって設定される基準電圧と、起動用フィルター１０
によって濾波されたアナログ信号とを比較して、アナロ
グ信号が基準電圧以上であった場合、即ち地震波である
と判定した場合には、ＣＰＵ２へ計測データの記録を開
始する指示信号を出力する。この基準電圧は、地震波の
発生をＣＰＵ２へ報知し、記録を開始させるためのもの
であり、起動用フィルター１０によって濾波される地震
波（アナログ信号）の信号レベルに応じて設定される。
従って、計測データの記録開始に当たり、地震か否かを
判断する１要素として、振動の大きさに対する閾値をこ
のコンパレータ回路１１によって設定することができ
る。

【００２９】Ａ／Ｄ変換器１２は、アンプモジュール９
によって増幅された電気信号（アナログ信号）を、振動
値として表したデジタル信号である計測データに変換
し、ＣＰＵ２に出力するＡ／Ｄコンバータである。ま
た、Ａ／Ｄ変換器１２は、入力信号を起動用フィルター
１０によって濾波された電気信号（アナログ信号）に切
り換えることによって、起動用フィルター１０から入力
される電気信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換
してＣＰＵ２に出力する。入力信号を起動用フィルター
１０から入力されるアナログ信号とした場合には、地震
波のみの計測に好適であるが、信号の一部が濾波によっ
て削除される可能性があるため、何れのアナログ信号を
入力するかは、任意に設定が可能である。また、地震波
の計測に当たり、アンプモジュール９から入力されるア
ナログ信号を入力信号とした場合であっても、ＣＰＵ２
に対する記録開始の指示信号は、起動用フィルター１０
及びコンパレータ回路１１によって行われるため、計測
データの記録に支障は生じない。

【００３０】次に、起動用フィルター１０における地震
波の濾波の原理について説明する。図２（ａ）は地震波
形の概略を示す図であり、図２（ｂ）は倒木による振動
波形の概略を示す図である。

【００３１】図２（ａ）及び（ｂ）において、地震波は
正負両方向に振動する波形であるのに対し、倒木による
振動波は図中上方向の一方向にのみ振動する波形であ
る。また、地震波は一定時間振動が続くのに対し、倒木
による振動波はパルス状であって、振動する時間が短
い。即ち、地震波には一定の周波数がある。また、図示
しないが、地震波は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のいずれ
の方向へも振動する波形であるが、倒木による振動は、
Ｚ方向（縦方向）の単一方向にのみ振動する。即ち、振
動の方向によって地震波か否かを判別できる。

【００３２】図２（ｃ）は起動用フィルター１０に設定
されている周波数帯域を示す図である。起動用フィルタ
ー１０は、まず、次式に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向、
Ｚ方向のそれぞれの振動値を２乗して合計した値の平方
根を、合成波形とする。合成波形＝（Ｘ方向振動値²＋
Ｙ方向振動値²＋Ｚ方向振動値²）^1/2

【００３３】そして、この合成波形が０．３Ｈｚ以上、
１０．０Ｈｚ以下である場合を地震波とみなして、濾波
する。但し、ここに表す周波数の数値は地震波を判別す
る目安であり、地震の統計を取ることによって、より精
確な値に設定することが可能であることはいうまでもな
い。

【００３４】次に、データロガー１の動作について説明
する。まず、地震の発生有無に関わらず、常時、検出器
２０からデータロガー１へ電気信号（アナログ信号）が
送信されており、データロガー１は、アンプモジュール
９によって当該アナログ信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器１
２によってデジタル信号である計測データに変換する。
次いで、計測データがＣＰＵ２に入力されると、ＣＰＵ
２は、計測データをＲＡＭ６のリングバッファに格納す
る。

【００３５】また、起動用フィルター１０によって、Ｘ
方向、Ｙ方向、Ｚ方向の振動に基づく合成波が所定周波
数の波形であるか判別・濾波され、地震波でない場合に
は、Ａ／Ｄ変換器１２及びコンパレータ回路１１へは信
号が出力されない。また、起動用フィルター１０から信
号が出力されないため、コンパレータ回路１１の入力信
号の信号レベルは低い。このため、コンパレータ回路１
１は、記録を開始する旨の指示信号を出力しない。

【００３６】地震が発生した場合、即ち、起動用フィル
ター１０が、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の振動に基づく合
成波が所定周波数の波形であると判別・濾波した場合に
は、濾波された信号がコンパレータ回路１１に入力され
る。そして、コンパレータ回路１１は、予め設定された
信号レベル以上と判定すると、ＣＰＵ２へ計測データの
記録を開始する旨の指示信号を出力する。

【００３７】次いで、ＣＰＵ２は、ＲＡＭ６のリングバ
ッファ内に格納された計測データを記憶媒体８に記録す
ると共に、Ａ／Ｄ変換器１２から入力される計測データ
の記憶媒体８への記録を開始する。

【００３８】以上のように、本発明を適用したデータロ
ガー１は、起動用フィルター１０が検出器２０から常時
送信されるＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の振動に係る電気信
号（アナログ信号）が所定周波数の振動であるか否かを
判定・濾波し、さらにコンパレータ回路１１が、当該振
動値が所定の大きさ以上であるか否かを判定することに
よって、地震の発生を検出して、計測データの記録を開
始する。

【００３９】したがって、地震に係る振動を検出し、こ
の振動をトリガーとして計測データの記録を開始するこ
とが可能となり、雑振動による誤動作を低減させること
のできるデータロガーを提供することができる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、地震に係
る振動のみを計測データとして記録することができるた
め、雑振動等の不要な計測データを記録することのない
実用的なデータロガーを提供することができる。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、地震に係る
振動を検出し、この振動をトリガーとして計測データの
記録を開始することが可能となり、雑振動による誤動作
を低減させることのできるデータロガーを提供すること
ができる。

【００４２】請求項３記載の発明によれば、地震波の特
徴である３方向の振動波に基づいて、濾波されるため、
より精確に地震波を検出することが可能となり、データ
ロガーの実用性をさらに高めることができる。

【００４３】請求項４記載の発明によれば、データロガ
ーは携帯可能なケースに収められているため、運搬や交
換等を容易に行うことができるとともに、設置面積が小
さいために、設置場所を選ばず、データロガーの適用範
囲を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したデータロガー１の内部構成を
示すブロック図。

【図２】（ａ）は地震波形の概略を示す図。（ｂ）は倒
木による振動波形の概略を示す図。（ｃ）は起動用フィ
ルター１０に設定されている周波数帯域を示す図。

【符号の説明】

１データロガー２ＣＰＵ３入力部４表示部５ＲＯＭ６ＲＡＭ７記憶部８記憶媒体９アンプモジュール１０起動用フィルター１１コンパレータ回路１２Ａ／Ｄ変換器２０検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動検出信号の内、所定周波数の信号のみ
を濾波することによって、地震波に係る信号を出力する
フィルター手段と、前記フィルター手段によって濾波された振動検出信号を
Ａ／Ｄ変換することによって、所定の計測データに変換
する変換手段と、前記変換手段によって変換された計測データを記憶する
記憶手段と、を備えたことを特徴とするデータロガー。
【請求項２】前記フィルター手段によって濾波された振
動検出信号が、所定値以上であるか否かを判定すること
によって、地震波か否かを判定する判定手段をさらに備
え、前記判定手段によって前記振動検出信号が所定値以上で
あると判定された場合に、前記記憶手段による前記計測
データの記憶を開始することを特徴とする請求項１記載
のデータロガー。
【請求項３】前記フィルター手段は、縦方向、横方向及
び前後方向の３方向の振動検出信号を入力し、当該３方
向の振動検出信号に基づく合成信号の内、所定周波数の
信号のみを濾波することによって、地震波に係る信号を
出力することを特徴とする請求項１または２記載のデー
タロガー。
【請求項４】請求項１〜３何れか記載のデータロガー
を、携帯可能なケースに収めたことを特徴とするデータ
ロガー。