JP2004085201A - 振動源探査システム - Google Patents
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Abstract
【課題】地面あるいは建物の床面等を伝播する振動の表面波を検出し、工場や道路における振動源を特定して表示することのできる振動源探査システムを提供する。
【解決手段】それぞれ所定の距離だけ離れて配置された振動センサ対（１１，１２）で検出された表面波振動の時系列波形を表わす出力信号の到達時間差、及び振動センサ対（１３，１４）の上記出力信号の到達時間差とから、振動源位置を推定するとともに、上記推定された振動源位置近傍の映像をカメラ１５により採取し、パーソナルコンピュータ２０の表示画面上に表示された上記映像上に、上記推定された振動源位置を表示するようにした。
【選択図】 図１
【解決手段】それぞれ所定の距離だけ離れて配置された振動センサ対（１１，１２）で検出された表面波振動の時系列波形を表わす出力信号の到達時間差、及び振動センサ対（１３，１４）の上記出力信号の到達時間差とから、振動源位置を推定するとともに、上記推定された振動源位置近傍の映像をカメラ１５により採取し、パーソナルコンピュータ２０の表示画面上に表示された上記映像上に、上記推定された振動源位置を表示するようにした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、道路や工場等で発生する振動の振動源を特定して表示するための振動源探査システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場に設置された工作機械等からは騒音とともに、低周波の振動が発生しており、これらの振動は地盤、建物の床面の振動として体感される。また、交通量の多い交差点近傍の道路や住居などでは、トラック等の通過による騒音とともに上記道路から伝播される振動が問題とされている。
通常、振動源は騒音源と同じであることが多いので、上記工作機械やトラック等からの騒音を採取して騒音源を特定して振動源を推定する方法も有効であるが、多数の工作機械が壁際にあったり、それぞれ衝立等で囲まれているような場合や、交差点などの振動源が通過する箇所と振動が体感される場所との間に塀などや建物などがある場合には、騒音は上記のような反射体により複雑に反射されるので、騒音源そのものを特定することが困難であった。また、トラック等が道路の凹みやマンホールなどの上を走行した際に振動とともに発生する音は、その周波数がかなり低いので、騒音源として位置を捉えることが困難であった。
一方、振動源を特定する方法としては、地震における震源地の特定方法が知られている。これは、複数の測定点において、地震計により測定した地震波のＰ波（縦波）とＳ波（横波）との到達時間差（初期微動時間）から当該測定点と震源地との距離をそれぞれ算出し、上記算出された各測定点からの距離から震源地を求めるもので、測定点としては、少なくとも３個所あれば震源地の座標を演算して求めることが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような工作機械やトラック等の工場や道路における振動源からの振動は、通常、地震波の主振動に相当する、Ｐ波，Ｓ波とは異なる、連続的な振動（表面波）であり、そのうえ、検出される振動には複数の振動源からの振動が混じっているため、何処が特定の振動源からの振動の始点であるのか特定できない。したがって、上記震源地を求める手法をそのまま用いたとしても、上記のような振動源を特定することは困難である。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、地面あるいは建物の床面等を伝播する振動の表面波を検出し、工場や道路における振動源を特定して表示することのできる振動源探査システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の振動源探査システムは、少なくとも３個の振動センサを同一平面上に配置して成る振動検出手段と、上記各振動センサで検出された表面波の振動（正確には、振動加速度の時系列波形）の位相差または到達時間差から振動源を推定する振動源推定手段とを備え、上記振動の振動源を特定するものである。
なお、少なくとも３個の振動センサを同一平面上に配置する場合、同一箇所に複数の振動センサを配置したり、全ての振動センサを一直線上に配置する場合を除くことは当然である。
【０００６】
請求項２に記載の振動源探査システムは、例えば、１対の振動センサをＸ軸上のＸ１＝（Ｌ１／２，０），Ｘ２＝（−Ｌ１／２，０）に位置させ、他の１対の振動センサを、Ｘ軸と直交するＹ軸上のＹ１＝（０，Ｌ２／２），Ｙ２＝（０，−Ｌ２／２）に位置させる場合のように、所定の間隔で配置された１対の振動センサを、互いに直交する２つの直線上にそれぞれ配置して、上記各振動センサ対における振動の到達時間差をそれぞれ求め、上記到達時間差から振動源を推定するようにしたものである。
【０００７】
請求項３に記載の振動源探査システムは、上記振動検出手段により、所定の時間間隔で上記振動を検出し、振動源の移動状況を推定するようにしたものである。
また、請求項４に記載の振動源探査システムは、上記振動検出手段の地上での絶対位置を測定する手段を設け、上記測定された振動検出手段の位置から振動源位置の地上での絶対位置を演算して求めるようにしたものである。
【０００８】
請求項５に記載の振動源探査システムは、上記振動検出手段を複数箇所移動させて、複数の場所で振動を検出するようにしたもので、これにより、振動源位置の推定精度を向上させることが可能となる。
また、請求項６に記載の振動源探査システムは、上記振動検出手段を回転可能とし、振動検出手段を回転させて、複数の角度で振動を検出することにより、振動源位置の推定精度を向上させるようにしたものである。
【０００９】
請求項７に記載の振動源探査システムは、上記推定された振動源の近傍の映像を採取する映像採取手段と、上記推定された振動源の位置を上記採取された映像上に表示する表示手段とを備え、ディスプレイ等の表示手段に表示された振動源位置の近傍の映像中に上記推定された振動源の位置を表示するようにしたもので、これにより、振動源の位置を明確に認識することが可能となる。
また、請求項８に記載の振動源探査システムは、上記振動センサで検出された振動のレベルの時間的変化及び周波数スペクトルのいずれか一方または両方を上記表示手段に表示するようにしたもので、これにより、振動源の振動特性を明瞭に把握することが可能となる。
【００１０】
請求項９に記載の振動源探査システムは、上記振動センサで検出された振動のレベルの高低、あるいは、周波数の高低によって、上記表示手段に表示される振動源の位置を示すシンボルの色を変化させるようにしたもので、これにより、振動源が複数ある場合でもそれぞれの振動源の位置だけでなく、振動のレベルや周波数特性も表示できるので、振動源の特徴を視覚的に判定することが可能となる。
また、請求項１０に記載の振動源探査システムは、上記推定された振動源の移動状況を上記表示手段に表示するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は本実施の形態に係わる振動源探査システムの概要を示す図で、１０は振動ピックアップ、あるいは、加速度センサ等から成る振動センサ１１〜１４を同一平面上に配置して成る振動検出手段、１１Ａ〜１４Ａは上記各振動センサ１１〜１４で検出した振動加速度の時系列波形（以下、出力信号という）を増幅する増幅器、１５は振動源位置近傍の映像を採取するためのＣＣＤカメラ（以下、カメラという）、１６は上記振動検出手段１０の地上位置を同定するためのＧＰＳ、１７はローパスフィルタ、１８は上記増幅器１１Ａ〜１４Ａで増幅され、ローパスフィルタ１７で帯域制限された上記出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１９は上記カメラ１５の映像信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換するビデオ入出力ユニットである。
また、２０は振動源の位置を推定して表示する演算・表示手段であるパーソナルコンピュータ、３０は三脚から成る支持部材３１と、この支持部材３１の上部に配設された回転フレーム３２とから成るカメラ台で、このカメラ台３０の上記回転フレーム３２上にはカメラ１５が取り付けられる。また、ＧＰＳ１６は上記カメラ台３０の回転フレーム３２の下部に設けられた取付け板３３上に取り付けられる。
上記パーソナルコンピュータ２０は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、測定パラメータ等の測定条件を入力する入力手段であるキーボード２１と、表示手段であるディスプレイ２３と、上記測定パラメータを記憶するパラメータ記憶手段２２ａ、上記Ａ／Ｄ変換された各振動センサ１１〜１４の出力信号を用いて振動源位置を推定する振動源位置推定手段２２ｂ、上記カメラ１５からの映像に上記推定された振動源位置を示す画像を付加した画像を生成し、表示手段であるディスプレイ２３に送る画像合成手段２２ｃ、及び、上記ＧＰＳ１６の信号と上記推定された振動源位置とに基づいて、振動源の地上での絶対位置を演算する振動源位置演算手段２２ｄとを備えた記憶・演算部２２とを備え、振動検出手段１０で検出された振動情報から振動源の位置を推定するとともに、上記カメラ１５で採取され、ディスプレイ２３上に表示された振動源近傍の映像中に上記推定された振動源位置を表示する。
【００１２】
本発明による振動源探査システムは、振動源から地面あるいは建物の床等を介して伝播される振動（表面波）を検出して振動源の位置を推定するため、少なくとも３個の振動センサを同一平面上に配置し、上記各振動センサで検出された表面波の振動の位相差または到達時間差から振動源を推定するもので、本例では、振動検出手段１０を構成する各振動センサ１１〜１４を、図３に示すように、Ｘ軸上の点（Ｌ／２，０）及び（−Ｌ／２，０）と、上記Ｘ軸と直交するＹ軸上の点（０，Ｌ／２）及び（０，−Ｌ／２）とに配置することにより、互いに距離Ｌを隔てた振動センサ対（１１，１２）及び振動センサ対（１３，１４）を構成する。そして、上記各振動センサ対（１１，１２）及び（１３，１４）における出力信号を周波数分析し、所定の周波数ｆにおける到達時間差Ｄｘ及びＤｙを、各振動センサ１１〜１４に入力される信号のクロススペクトルＰｉｊ（ｆ）から求め、更に、上記周波数ｆの位相角情報Ψ（ｒａｄ）を、同図に示す振動源方向θとして、以下の式（１）を用いて算出する。
詳細には、上記時間遅れＤｉｊは、２つの振動センサ対（ｉ，ｊ）（振動センサ対（１１，１２）または振動センサ対（１３，１４））に入力される信号のクロススペクトルＰｉｊ（ｆ）を求め、更に、対象とする上記周波数ｆの位相角情報Ψ（ｒａｄ）を用いて、以下の式（２）を用いて算出される。
なお、上記振動源方向θは、各周波数ｆ毎に算出することができる。
また、上記振動センサ対（１１，１２）及び（１３，１４）の間隔Ｌは、測定する振動の主となる周波数範囲に応じて決定されるものである。本実施の形態では、人に不快な振動として体感される３Ｈｚ〜２０Ｈｚにピークを持つ振動を解析の対象とし、これを感度よく測定することができるように、地盤の振動伝播速度を考慮して、上記間隔Ｌを０．６ｍに設定した。
【００１３】
上記振動源方向θは、１回の測定でも求めることができるが、本実施の形態では、図４に示すように、地表面４０において、振動検出手段１０及びカメラ台３０の位置を複数箇所移動させたり、同一測定箇所で振動検出手段１０及びカメラ台３０を回転させた複数角度での測定を行って、振動源５０の方向θの測定精度を向上させるようにしている。
振動源は予め予想することが可能であるので、上記振動源方向θが分かれば、必ずしも、振動源５０の位置の座標を求めなくても、測定点近傍の地図や、上記カメラ１５で撮影した映像などを参照して、上記θにより振動源を特定することが可能である。特に、振動源５０が移動体であることが予想される場合には、振動源５０の位置の座標を求めるよりも、上記複数角度での測定を省略して、上記振動源方向θの時間的変化を求める方が振動源５０を特定する際には有効である。
なお、振動源５０の位置の座標を求めるには、上記振動源方向θを複数箇所で測定すればよい。具体的には、同一測定箇所で振動検出手段１０を回転させた複数角度での測定を行って、振動源方向θ１を特定し、次に、振動検出手段１０の位置を複数箇所移動させ、上記と同様に、振動検出手段１０を回転させた複数角度での測定を行って、振動源方向θ２，θ３，‥‥，θｋ（ｋ≧２）を特定し、各測定点の位置と上記θ１〜θｋとを用いて振動源の位置の座標を求める。本例では、ＧＰＳ１６で検出し振動源位置演算手段２２ｄで演算された各測定点の地上での絶対位置を上記各測定点の位置としているが、各測定点位置は別途設けた基準点あるいは、最初の測定点を基準点とした相対位置としてもよい。
【００１４】
次に、上記振動源探査システムを用いた振動源の探査方法について、図５のフローチャートに基づき説明する。
はじめに、振動検出手段１０の各振動センサ１１〜１４を、振動源からの振動が検出できる箇所に設置するとともに、カメラ１５及びＧＰＳ１６を搭載したカメラ台３０を振動検出手段１０の近傍に配置した後、入力信号のレンジやカメラのレンズなどのシステム調整を行う（ステップＳ１０）。次に、振動センサ数やサンプリング周波数などのパラメータを、キーボード２１からパーソナルコンピュータ２０の記憶・演算部２２内のパラメータ記憶手段２２ａに記憶する（ステップＳ１１）。上記パラメータとしては、測定箇所数、振動センサ数やサンプリング周波数の他に、振動センサの配列に関する情報、図示しないフィルタの通過周波数範囲、最大平均回数などがある。なお、パラメータ記憶手段２２ａにはこれらの初期設定値が予め設定されており、通常は、変更するパラメータのみを入力する。
次に、振動検出手段１０の近傍に配置されたカメラ台３０に搭載されたＧＰＳ１６により、振動センサ１１〜１４の位置、すなわち振動検出手段１０の地上での絶対位置を測定してパーソナルコンピュータ２０に取り込み（ステップＳ１２）、その後、上記測定位置における測定回数と振動センサ１１〜１４及びカメラ台３０の回転角とをキーボード２１から入力する（ステップＳ１３）。なお、振動のレベル（振動情報）と映像情報とは、１回測定する毎に振動センサ１１〜１４及びカメラ台３０を回転させて検出してもよいし、同一角度で複数回測定した後に振動センサ１１〜１４及びカメラ台３０を回転させて検出するようにしてもよい。
本実施の形態では、振動センサ１１〜１４とカメラ１５とを回転角０°（初期位置），９０°，１８０°，２７０°と回転させ、各位置において振動情報と映像情報とを１回ずつ検出・採取し、上記検出・採取された振動情報と映像情報とをパーソナルコンピュータ２０に取り込む（ステップＳ１４）ようにしている。すなわち、本例では、上記計４回の測定で当該測定箇所での測定を完了するように測定条件を設定した。このとき、振動センサ１１〜１４の出力信号である振動波形の信号は、増幅器１１Ａ〜１４Ａでそれぞれ増幅され、ローパスフィルタ１７で帯域制限された後、Ａ／Ｄ変換器１８でデジタル信号に変換される。また、カメラ１５からの映像信号はビデオ入出力ユニット１９でデジタル信号に変換された後、パーソナルコンピュータ２０に取り込まれる。
【００１５】
パーソナルコンピュータ２０では、上記振動センサ１１〜１４からの振動情報を用い、上述した振動源方向θの式、θ＝ｔａｎ−１（Ｄｙ／Ｄｘ）を用いて振動源の位置を推定するための計算を行う（ステップＳ１５）。
次に、全てのフレーム回転角での測定が終了したかどうかを判定し（ステップＳ１６）、終了していない場合には、振動センサ１１〜１４とカメラ１５とをそれぞれ９０°回転させた後、ステップＳ１４に戻り、次の回転角での振動情報と映像情報とを検出・採取する。また、全てのフレーム回転角での測定が終了した場合には、回転フレーム３２を初期位置に戻すとともに、当該測定箇所で求められた振動源方向θの平均化処理を行う（ステップＳ１７）。
その後、全ての測定点での測定が終了したかどうかを判定し（ステップＳ１８）、終了していない場合には、振動検出手段１０を次の測定箇所Ｐｉに移動させて、上記ステップＳ１２〜Ｓ１７の操作を行い、当該位置での振動源方向θｉを特定する。そして、全ての測定箇所（Ｐ１〜Ｐｋ）での測定が終了した場合には、上記各測定点での振動源方向θ１〜θｋのデータから、振動源位置を推定し（ステップＳ１９）た後、図６に示すように、上記推定された振動源位置を、上記振動源位置が最もよく映っている映像画像を選び出し、この映像画像をディスプレイ２３の表示画面２３Ｓ中に設けられた振動源表示欄２３ａに表示するとともに、上記画像中に振動源位置を、例えば、丸印等のシンボルｐにより表示する（ステップＳ２０）。
【００１６】
このとき、上記表示画面２３Ｓ中に振動波形表示欄２３ｂや、周波数特性表示欄２３ｃを設けて、上記検出された振動のレベルの時間的変化及び周波数スペクトルを上記画像と並列に表示するようにすれば、振動源の振動特性を明瞭に把握することができる。
更に、上記振動源表示欄２３ａの画像中に表示された振動源の位置を示す丸印（シンボル）ｐの色を、上記検出された振動のレベルの高低、あるいは、周波数の高低によって変化させたり、上記表示画面２３Ｓ中に、水平角（振動源方向θ）に対する振動のレベルや振動加速度レベルの大きさを表示した振動のレベル方向推定欄２３ｍを設けたり、横軸に水平角、縦軸に周波数を表示した振動周波数方向推定欄２３ｎを設けて各方向の振動周波数を振動のレベル毎に色分けした丸印（シンボル）ｑを表示するようすれば、振動源が複数ある場合でもそれぞれの振動源の位置だけでなく、各方向の振動のレベルや周波数特性を把握できるので、振動源の特徴を視覚的に判定することができる。
また、上記振動源表示欄２３ａの上記画像中に表示された振動源の位置を示すシンボルｐの色を、上記検出された振動のレベルの高低、あるいは、周波数の高低によって変化させることにより、振動源が複数ある場合でもそれぞれの振動源の位置だけでなく、振動のレベルや周波数特性も表示できるので、振動源の特徴を視覚的に判定することができる。
また、上記表示画面２３Ｓ中に上記推定された振動源位置の座標も同時に表示するようにしてもよい。このとき、上記座標は、予め設定された原点（０，０）からの値でもよいし、上記ＧＰＳ１６で測定された振動検出手段１０の位置に基づいて算出された、上記振動源推定位置の地上での絶対位置でもよい。
【００１７】
更に、上記推定された振動源が移動している場合には、図６に示すように、上記振動源表示欄２３ａの画像中に表示された振動源の位置を示すシンボルｐの位置を移動させたり、シンボルｐが移動している画像を動画として表示するなど、上記推定された振動源の移動状況を上記振動源表示欄２３ａの画像中に表示するようにしてもよい。これにより、例えば、交差点近傍に振動源となるような大型工作機械が収納された建物Ｍがあった場合、交差点近傍の道路や住居などで体感される振動の原因が上記建物Ｍであるかどうかを確実に推定することができる。すなわち、推定された振動源のうち所定レベル以上の振動源が全て移動しているという結果が出た場合には、振動の原因は交差点を通過するトラックＮであり、上記建物Ｍではないと推定でき、上記建物Ｍ近傍に所定レベル以上の動かない振動源がある場合には、上記建物Ｍが振動源の１つであることが推定される。
【００１８】
このように、本実施の形態によれば、Ｘ軸上とＹ軸上に、それぞれ距離Ｌだけ離れて配置された振動センサ対（１１，１２）の出力信号の到達時間差、及び振動センサ対（１３，１４）の出力信号の到達時間差とから、振動源方向θを推定するとともに、上記推定された振動源位置近傍の映像をカメラ１５により採取し、パーソナルコンピュータ２０のディスプレイ２３の表示画面２３Ｓ上に表示された上記映像上に、上記推定された振動源位置を表示するようにしたので、振動源の位置を精度よく特定して表示することができる。
また、振動センサ１１〜１４とカメラ１５とを複数箇所移動させたり、同一測定箇所で振動センサ１１〜１４とカメラ１５とを回転させた複数角度での測定を行うことにより、振動源方向θの測定精度を向上させることができるとともに、複数箇所の測定により、振動源５０の位置についても特定することができる。
【００１９】
また、本例では、振動センサ１１〜１４で検出された表面波の振動から振動源を推定するようにしているので、騒音測定から振動源を推定するよりも正確に振動源を推定することができる。例えば、図７に示すように、壁５１Ａ〜５１Ｄで囲まれた室内５１に複数台の空調装置の室外機４１〜４３があり、その内の１台が大きな騒音及び振動を発生している場合、測定点Ｐには問題となる室外機４３から直接伝播された騒音ｋ１の他に、両側の壁５１Ａ，５１Ｂで反射された騒音ｋ２も到達するので、問題となる室外機４３を特定することは困難である。
これに対して、問題となる室外機４３からの振動の場合には、反射が騒音ほど大きくないため、床５２からの振動ｇが支配的になるので、上記測定点Ｐに上記振動検出手段１０を設置してその振動源方向を推定すれば、問題となる室外機４３を容易に特定することができる。
また、トラック等が道路の凹みやマンホールなどの上を走行した際にも、振動を検出することで、振動の原因となる道路の凹みやマンホールなどを特定することができる。
更に、振動センサ１１〜１４で検出される表面波振動の周波数帯域は、騒音の周波数帯域に比べて狭いので、信号処理回路や記憶回路が小さくて済むので、信号処理を高速化できるとともに、装置を小型化することが可能であるという利点を有する。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、４個の振動センサをＸ軸及びＹ軸に対して対称に配置したが、現場の状況等により、上記のような対称配置ができない場合には、図８（ａ）に示すように、振動センサ対（１１，１２），（１３，１４）をそれぞれＸ軸及びＹ軸にずらして配置してもよい。また、図８（ｂ）に示すように、振動センサ１１，１２の距離と振動センサ１３，１４の距離が異なるような配置であってもよい。また、振動センサ対（１１，１２），（１３，１４）のなす角度は必ずしも９０°である必要はないが、振動源方向θを求める際に座標変換が必要になるなど計算が複雑になるので、９０°とすることが望ましい。
更に、振動センサの個数も４個に限るものではなく、表面波振動の位相差または到達時間差を求めるための、所定の距離をおいて配置された２個の振動センサから成る振動センサ対が少なくとも２組以上あり、これらの振動センサ対が互いに交わる少なくとも２つ以上の直線上に配置されていればよい。
【００２１】
具体的には、図９（ａ）に示すように、座標（０，０），（Ｌ，０），（０，Ｌ）にそれぞれ振動センサ１，２，３を配置すれば、異なる直線状にある２組の振動センサ対（１，２），（１，３）を構成することができるので、これにより、振動源方向θを求めることが可能となる。
また、図９（ｂ）に示すように、上記図３に示した実施の形態の振動センサ１１〜１４に加え、第５の振動センサ４を座標（０，０）に配置すれば、例えば、振動センサ対（１１，１２），（１３，１４）、振動センサ対（１１，１２），（４，１４）、振動センサ対（４，１２），（１３，１４）といった複数組の振動センサ対から振動源方向θをそれぞれ算出することができる。したがって、これらの算出された各θの値を平均するなどして振動源方向θの値を求めることにより、振動源方向θの測定精度を向上させることができる。
あるいは、図９（ｃ）に示すように、上記振動センサ１１〜１４に加え、座標（３Ｌ／１０，０）と座標（０，３Ｌ／１０）とにそれぞれ振動センサ５，６を付加すれば、振動センサ間の距離がＬの振動センサ対（１１，１２），（１３，１４）と、距離が４Ｌ／５の振動センサ対（１１，５），（６，１４）とからそれぞれθを算出することができるので、振動源方向θの測定精度を向上させることができる。
また、図９（ｄ）に示すように、上記振動センサ１１〜１４に加え、上記振動センサ１１〜１４を角度αだけ回転させた位置にそれぞれ振動センサ１１’〜１４’を付加すれば、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向に配置された振動センサ対（１１，１２），（１３，１４）と、上記Ｘ軸，Ｙ軸と角度αで交わる互いに直交するξ軸方向とη軸方向に配置された振動センサ対（１１’，１２’），（１３’，１４’）とからそれぞれ振動源方向θを算出することができるので、上記２つのθの値を平均するなどして振動源方向θの値を求めることにより、振動源方向θの測定精度を向上させることができる。
【００２２】
また、上記例では、各測定箇所で、振動センサ１１〜１４とカメラ１５を回転させる測定を行ったが、単に、振動検出手段１０を複数箇所移動させるだけでもよいし、同一測定箇所で振動センサ１１〜１４とカメラ１５を回転させる測定のみを行っても、振動源の位置を特定することができる。
また、各振動センサの距離はＬ＝０．６ｍに限るものではなく、地盤の特性（伝播する表面波振動の速度など）や振動源の性質等により適宜決定されるものであることは言うまでもない。
また、１つの測定箇所あるいは測定角度において、所定の時間間隔で振動を検出して各測定時間における振動源位置を求めることにより、振動源位置の移動状況を推定することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも３個の振動センサを同一平面上に配置して成る振動検出手段と、上記各振動センサで検出された表面波の振動の位相差または到達時間差から振動源を推定する振動源推定手段とを備え、各振動センサの出力信号の位相差から振動源の位置を推定するようにしたので、振動源を正確に特定して表示することができる。
また、所定の間隔で配置された１対の振動センサを、互いに直交する２つの直線上にそれぞれ配置して、上記各振動センサ対における振動の到達時間差をそれぞれ求め、上記到達時間差から振動源を推定するようにしたので、簡単な構成で、振動源を正確に推定することができる。
また、上記振動センサ群を複数箇所移動させたり、上記振動センサ群を回転させて、複数の測定点あるいは複数の角度で測定することにより、振動源位置の推定精度を向上させることができる。
更に、所定の時間間隔で振動を検出して各測定時間における振動源位置を求めることにより、振動源位置の移動状況を推定することができる。
また、上記振動センサ群の地上での絶対位置を測定する、例えばＧＰＳのような位置特定手段を設けることにより、振動源位置の地上での絶対位置を特定することができる。
また、上記推定された振動源位置近傍の映像を採取して、上記推定された振動源位置を上記映像上に表示するようにしたので、振動源の特徴を視覚的に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係わる振動源探査システムの構成の概要を示す図である。
【図２】本実施の形態に係わるパーソナルコンピュータの記憶・演算部の機能ブロック図である。
【図３】振動センサの配列状態を示す図である。
【図４】振動検出手段の移動状態を説明するための図である。
【図５】本実施の形態に係わる振動源探査方法のフローチャートである。
【図６】本実施の形態に係わる表示画面の一例を示す図である。
【図７】本発明の一応用例を示す図である。
【図８】本発明に係る振動センサの配列状態の他の例を示す図である。
【図９】本発明に係る振動センサの配列状態の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 振動検出手段、１１〜１４ 振動センサ、１１Ａ〜１４Ａ 増幅器、
１５ カメラ、１６ ＧＰＳ、１７ ローパスフィルタ、１８ Ａ／Ｄ変換器、１９ ビデオ入出力ユニット、２０ パーソナルコンピュータ、
２１ キーボード、２２ 記憶・演算部、２２ａ パラメータ記憶手段、
２２ｂ 振動源位置推定手段、２２ｃ 画像合成手段、
２２ｄ 振動源位置演算手段、２３ ディスプレイ、３０ カメラ台、
３１ 支持部材、３２ 回転フレーム、３３ 取付け板。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、道路や工場等で発生する振動の振動源を特定して表示するための振動源探査システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場に設置された工作機械等からは騒音とともに、低周波の振動が発生しており、これらの振動は地盤、建物の床面の振動として体感される。また、交通量の多い交差点近傍の道路や住居などでは、トラック等の通過による騒音とともに上記道路から伝播される振動が問題とされている。
通常、振動源は騒音源と同じであることが多いので、上記工作機械やトラック等からの騒音を採取して騒音源を特定して振動源を推定する方法も有効であるが、多数の工作機械が壁際にあったり、それぞれ衝立等で囲まれているような場合や、交差点などの振動源が通過する箇所と振動が体感される場所との間に塀などや建物などがある場合には、騒音は上記のような反射体により複雑に反射されるので、騒音源そのものを特定することが困難であった。また、トラック等が道路の凹みやマンホールなどの上を走行した際に振動とともに発生する音は、その周波数がかなり低いので、騒音源として位置を捉えることが困難であった。
一方、振動源を特定する方法としては、地震における震源地の特定方法が知られている。これは、複数の測定点において、地震計により測定した地震波のＰ波（縦波）とＳ波（横波）との到達時間差（初期微動時間）から当該測定点と震源地との距離をそれぞれ算出し、上記算出された各測定点からの距離から震源地を求めるもので、測定点としては、少なくとも３個所あれば震源地の座標を演算して求めることが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような工作機械やトラック等の工場や道路における振動源からの振動は、通常、地震波の主振動に相当する、Ｐ波，Ｓ波とは異なる、連続的な振動（表面波）であり、そのうえ、検出される振動には複数の振動源からの振動が混じっているため、何処が特定の振動源からの振動の始点であるのか特定できない。したがって、上記震源地を求める手法をそのまま用いたとしても、上記のような振動源を特定することは困難である。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、地面あるいは建物の床面等を伝播する振動の表面波を検出し、工場や道路における振動源を特定して表示することのできる振動源探査システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の振動源探査システムは、少なくとも３個の振動センサを同一平面上に配置して成る振動検出手段と、上記各振動センサで検出された表面波の振動（正確には、振動加速度の時系列波形）の位相差または到達時間差から振動源を推定する振動源推定手段とを備え、上記振動の振動源を特定するものである。
なお、少なくとも３個の振動センサを同一平面上に配置する場合、同一箇所に複数の振動センサを配置したり、全ての振動センサを一直線上に配置する場合を除くことは当然である。
【０００６】
請求項２に記載の振動源探査システムは、例えば、１対の振動センサをＸ軸上のＸ１＝（Ｌ１／２，０），Ｘ２＝（−Ｌ１／２，０）に位置させ、他の１対の振動センサを、Ｘ軸と直交するＹ軸上のＹ１＝（０，Ｌ２／２），Ｙ２＝（０，−Ｌ２／２）に位置させる場合のように、所定の間隔で配置された１対の振動センサを、互いに直交する２つの直線上にそれぞれ配置して、上記各振動センサ対における振動の到達時間差をそれぞれ求め、上記到達時間差から振動源を推定するようにしたものである。
【０００７】
請求項３に記載の振動源探査システムは、上記振動検出手段により、所定の時間間隔で上記振動を検出し、振動源の移動状況を推定するようにしたものである。
また、請求項４に記載の振動源探査システムは、上記振動検出手段の地上での絶対位置を測定する手段を設け、上記測定された振動検出手段の位置から振動源位置の地上での絶対位置を演算して求めるようにしたものである。
【０００８】
請求項５に記載の振動源探査システムは、上記振動検出手段を複数箇所移動させて、複数の場所で振動を検出するようにしたもので、これにより、振動源位置の推定精度を向上させることが可能となる。
また、請求項６に記載の振動源探査システムは、上記振動検出手段を回転可能とし、振動検出手段を回転させて、複数の角度で振動を検出することにより、振動源位置の推定精度を向上させるようにしたものである。
【０００９】
請求項７に記載の振動源探査システムは、上記推定された振動源の近傍の映像を採取する映像採取手段と、上記推定された振動源の位置を上記採取された映像上に表示する表示手段とを備え、ディスプレイ等の表示手段に表示された振動源位置の近傍の映像中に上記推定された振動源の位置を表示するようにしたもので、これにより、振動源の位置を明確に認識することが可能となる。
また、請求項８に記載の振動源探査システムは、上記振動センサで検出された振動のレベルの時間的変化及び周波数スペクトルのいずれか一方または両方を上記表示手段に表示するようにしたもので、これにより、振動源の振動特性を明瞭に把握することが可能となる。
【００１０】
請求項９に記載の振動源探査システムは、上記振動センサで検出された振動のレベルの高低、あるいは、周波数の高低によって、上記表示手段に表示される振動源の位置を示すシンボルの色を変化させるようにしたもので、これにより、振動源が複数ある場合でもそれぞれの振動源の位置だけでなく、振動のレベルや周波数特性も表示できるので、振動源の特徴を視覚的に判定することが可能となる。
また、請求項１０に記載の振動源探査システムは、上記推定された振動源の移動状況を上記表示手段に表示するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は本実施の形態に係わる振動源探査システムの概要を示す図で、１０は振動ピックアップ、あるいは、加速度センサ等から成る振動センサ１１〜１４を同一平面上に配置して成る振動検出手段、１１Ａ〜１４Ａは上記各振動センサ１１〜１４で検出した振動加速度の時系列波形（以下、出力信号という）を増幅する増幅器、１５は振動源位置近傍の映像を採取するためのＣＣＤカメラ（以下、カメラという）、１６は上記振動検出手段１０の地上位置を同定するためのＧＰＳ、１７はローパスフィルタ、１８は上記増幅器１１Ａ〜１４Ａで増幅され、ローパスフィルタ１７で帯域制限された上記出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１９は上記カメラ１５の映像信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換するビデオ入出力ユニットである。
また、２０は振動源の位置を推定して表示する演算・表示手段であるパーソナルコンピュータ、３０は三脚から成る支持部材３１と、この支持部材３１の上部に配設された回転フレーム３２とから成るカメラ台で、このカメラ台３０の上記回転フレーム３２上にはカメラ１５が取り付けられる。また、ＧＰＳ１６は上記カメラ台３０の回転フレーム３２の下部に設けられた取付け板３３上に取り付けられる。
上記パーソナルコンピュータ２０は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、測定パラメータ等の測定条件を入力する入力手段であるキーボード２１と、表示手段であるディスプレイ２３と、上記測定パラメータを記憶するパラメータ記憶手段２２ａ、上記Ａ／Ｄ変換された各振動センサ１１〜１４の出力信号を用いて振動源位置を推定する振動源位置推定手段２２ｂ、上記カメラ１５からの映像に上記推定された振動源位置を示す画像を付加した画像を生成し、表示手段であるディスプレイ２３に送る画像合成手段２２ｃ、及び、上記ＧＰＳ１６の信号と上記推定された振動源位置とに基づいて、振動源の地上での絶対位置を演算する振動源位置演算手段２２ｄとを備えた記憶・演算部２２とを備え、振動検出手段１０で検出された振動情報から振動源の位置を推定するとともに、上記カメラ１５で採取され、ディスプレイ２３上に表示された振動源近傍の映像中に上記推定された振動源位置を表示する。
【００１２】
本発明による振動源探査システムは、振動源から地面あるいは建物の床等を介して伝播される振動（表面波）を検出して振動源の位置を推定するため、少なくとも３個の振動センサを同一平面上に配置し、上記各振動センサで検出された表面波の振動の位相差または到達時間差から振動源を推定するもので、本例では、振動検出手段１０を構成する各振動センサ１１〜１４を、図３に示すように、Ｘ軸上の点（Ｌ／２，０）及び（−Ｌ／２，０）と、上記Ｘ軸と直交するＹ軸上の点（０，Ｌ／２）及び（０，−Ｌ／２）とに配置することにより、互いに距離Ｌを隔てた振動センサ対（１１，１２）及び振動センサ対（１３，１４）を構成する。そして、上記各振動センサ対（１１，１２）及び（１３，１４）における出力信号を周波数分析し、所定の周波数ｆにおける到達時間差Ｄｘ及びＤｙを、各振動センサ１１〜１４に入力される信号のクロススペクトルＰｉｊ（ｆ）から求め、更に、上記周波数ｆの位相角情報Ψ（ｒａｄ）を、同図に示す振動源方向θとして、以下の式（１）を用いて算出する。
また、上記振動センサ対（１１，１２）及び（１３，１４）の間隔Ｌは、測定する振動の主となる周波数範囲に応じて決定されるものである。本実施の形態では、人に不快な振動として体感される３Ｈｚ〜２０Ｈｚにピークを持つ振動を解析の対象とし、これを感度よく測定することができるように、地盤の振動伝播速度を考慮して、上記間隔Ｌを０．６ｍに設定した。
【００１３】
上記振動源方向θは、１回の測定でも求めることができるが、本実施の形態では、図４に示すように、地表面４０において、振動検出手段１０及びカメラ台３０の位置を複数箇所移動させたり、同一測定箇所で振動検出手段１０及びカメラ台３０を回転させた複数角度での測定を行って、振動源５０の方向θの測定精度を向上させるようにしている。
振動源は予め予想することが可能であるので、上記振動源方向θが分かれば、必ずしも、振動源５０の位置の座標を求めなくても、測定点近傍の地図や、上記カメラ１５で撮影した映像などを参照して、上記θにより振動源を特定することが可能である。特に、振動源５０が移動体であることが予想される場合には、振動源５０の位置の座標を求めるよりも、上記複数角度での測定を省略して、上記振動源方向θの時間的変化を求める方が振動源５０を特定する際には有効である。
なお、振動源５０の位置の座標を求めるには、上記振動源方向θを複数箇所で測定すればよい。具体的には、同一測定箇所で振動検出手段１０を回転させた複数角度での測定を行って、振動源方向θ１を特定し、次に、振動検出手段１０の位置を複数箇所移動させ、上記と同様に、振動検出手段１０を回転させた複数角度での測定を行って、振動源方向θ２，θ３，‥‥，θｋ（ｋ≧２）を特定し、各測定点の位置と上記θ１〜θｋとを用いて振動源の位置の座標を求める。本例では、ＧＰＳ１６で検出し振動源位置演算手段２２ｄで演算された各測定点の地上での絶対位置を上記各測定点の位置としているが、各測定点位置は別途設けた基準点あるいは、最初の測定点を基準点とした相対位置としてもよい。
【００１４】
次に、上記振動源探査システムを用いた振動源の探査方法について、図５のフローチャートに基づき説明する。
はじめに、振動検出手段１０の各振動センサ１１〜１４を、振動源からの振動が検出できる箇所に設置するとともに、カメラ１５及びＧＰＳ１６を搭載したカメラ台３０を振動検出手段１０の近傍に配置した後、入力信号のレンジやカメラのレンズなどのシステム調整を行う（ステップＳ１０）。次に、振動センサ数やサンプリング周波数などのパラメータを、キーボード２１からパーソナルコンピュータ２０の記憶・演算部２２内のパラメータ記憶手段２２ａに記憶する（ステップＳ１１）。上記パラメータとしては、測定箇所数、振動センサ数やサンプリング周波数の他に、振動センサの配列に関する情報、図示しないフィルタの通過周波数範囲、最大平均回数などがある。なお、パラメータ記憶手段２２ａにはこれらの初期設定値が予め設定されており、通常は、変更するパラメータのみを入力する。
次に、振動検出手段１０の近傍に配置されたカメラ台３０に搭載されたＧＰＳ１６により、振動センサ１１〜１４の位置、すなわち振動検出手段１０の地上での絶対位置を測定してパーソナルコンピュータ２０に取り込み（ステップＳ１２）、その後、上記測定位置における測定回数と振動センサ１１〜１４及びカメラ台３０の回転角とをキーボード２１から入力する（ステップＳ１３）。なお、振動のレベル（振動情報）と映像情報とは、１回測定する毎に振動センサ１１〜１４及びカメラ台３０を回転させて検出してもよいし、同一角度で複数回測定した後に振動センサ１１〜１４及びカメラ台３０を回転させて検出するようにしてもよい。
本実施の形態では、振動センサ１１〜１４とカメラ１５とを回転角０°（初期位置），９０°，１８０°，２７０°と回転させ、各位置において振動情報と映像情報とを１回ずつ検出・採取し、上記検出・採取された振動情報と映像情報とをパーソナルコンピュータ２０に取り込む（ステップＳ１４）ようにしている。すなわち、本例では、上記計４回の測定で当該測定箇所での測定を完了するように測定条件を設定した。このとき、振動センサ１１〜１４の出力信号である振動波形の信号は、増幅器１１Ａ〜１４Ａでそれぞれ増幅され、ローパスフィルタ１７で帯域制限された後、Ａ／Ｄ変換器１８でデジタル信号に変換される。また、カメラ１５からの映像信号はビデオ入出力ユニット１９でデジタル信号に変換された後、パーソナルコンピュータ２０に取り込まれる。
【００１５】
パーソナルコンピュータ２０では、上記振動センサ１１〜１４からの振動情報を用い、上述した振動源方向θの式、θ＝ｔａｎ−１（Ｄｙ／Ｄｘ）を用いて振動源の位置を推定するための計算を行う（ステップＳ１５）。
次に、全てのフレーム回転角での測定が終了したかどうかを判定し（ステップＳ１６）、終了していない場合には、振動センサ１１〜１４とカメラ１５とをそれぞれ９０°回転させた後、ステップＳ１４に戻り、次の回転角での振動情報と映像情報とを検出・採取する。また、全てのフレーム回転角での測定が終了した場合には、回転フレーム３２を初期位置に戻すとともに、当該測定箇所で求められた振動源方向θの平均化処理を行う（ステップＳ１７）。
その後、全ての測定点での測定が終了したかどうかを判定し（ステップＳ１８）、終了していない場合には、振動検出手段１０を次の測定箇所Ｐｉに移動させて、上記ステップＳ１２〜Ｓ１７の操作を行い、当該位置での振動源方向θｉを特定する。そして、全ての測定箇所（Ｐ１〜Ｐｋ）での測定が終了した場合には、上記各測定点での振動源方向θ１〜θｋのデータから、振動源位置を推定し（ステップＳ１９）た後、図６に示すように、上記推定された振動源位置を、上記振動源位置が最もよく映っている映像画像を選び出し、この映像画像をディスプレイ２３の表示画面２３Ｓ中に設けられた振動源表示欄２３ａに表示するとともに、上記画像中に振動源位置を、例えば、丸印等のシンボルｐにより表示する（ステップＳ２０）。
【００１６】
このとき、上記表示画面２３Ｓ中に振動波形表示欄２３ｂや、周波数特性表示欄２３ｃを設けて、上記検出された振動のレベルの時間的変化及び周波数スペクトルを上記画像と並列に表示するようにすれば、振動源の振動特性を明瞭に把握することができる。
更に、上記振動源表示欄２３ａの画像中に表示された振動源の位置を示す丸印（シンボル）ｐの色を、上記検出された振動のレベルの高低、あるいは、周波数の高低によって変化させたり、上記表示画面２３Ｓ中に、水平角（振動源方向θ）に対する振動のレベルや振動加速度レベルの大きさを表示した振動のレベル方向推定欄２３ｍを設けたり、横軸に水平角、縦軸に周波数を表示した振動周波数方向推定欄２３ｎを設けて各方向の振動周波数を振動のレベル毎に色分けした丸印（シンボル）ｑを表示するようすれば、振動源が複数ある場合でもそれぞれの振動源の位置だけでなく、各方向の振動のレベルや周波数特性を把握できるので、振動源の特徴を視覚的に判定することができる。
また、上記振動源表示欄２３ａの上記画像中に表示された振動源の位置を示すシンボルｐの色を、上記検出された振動のレベルの高低、あるいは、周波数の高低によって変化させることにより、振動源が複数ある場合でもそれぞれの振動源の位置だけでなく、振動のレベルや周波数特性も表示できるので、振動源の特徴を視覚的に判定することができる。
また、上記表示画面２３Ｓ中に上記推定された振動源位置の座標も同時に表示するようにしてもよい。このとき、上記座標は、予め設定された原点（０，０）からの値でもよいし、上記ＧＰＳ１６で測定された振動検出手段１０の位置に基づいて算出された、上記振動源推定位置の地上での絶対位置でもよい。
【００１７】
更に、上記推定された振動源が移動している場合には、図６に示すように、上記振動源表示欄２３ａの画像中に表示された振動源の位置を示すシンボルｐの位置を移動させたり、シンボルｐが移動している画像を動画として表示するなど、上記推定された振動源の移動状況を上記振動源表示欄２３ａの画像中に表示するようにしてもよい。これにより、例えば、交差点近傍に振動源となるような大型工作機械が収納された建物Ｍがあった場合、交差点近傍の道路や住居などで体感される振動の原因が上記建物Ｍであるかどうかを確実に推定することができる。すなわち、推定された振動源のうち所定レベル以上の振動源が全て移動しているという結果が出た場合には、振動の原因は交差点を通過するトラックＮであり、上記建物Ｍではないと推定でき、上記建物Ｍ近傍に所定レベル以上の動かない振動源がある場合には、上記建物Ｍが振動源の１つであることが推定される。
【００１８】
このように、本実施の形態によれば、Ｘ軸上とＹ軸上に、それぞれ距離Ｌだけ離れて配置された振動センサ対（１１，１２）の出力信号の到達時間差、及び振動センサ対（１３，１４）の出力信号の到達時間差とから、振動源方向θを推定するとともに、上記推定された振動源位置近傍の映像をカメラ１５により採取し、パーソナルコンピュータ２０のディスプレイ２３の表示画面２３Ｓ上に表示された上記映像上に、上記推定された振動源位置を表示するようにしたので、振動源の位置を精度よく特定して表示することができる。
また、振動センサ１１〜１４とカメラ１５とを複数箇所移動させたり、同一測定箇所で振動センサ１１〜１４とカメラ１５とを回転させた複数角度での測定を行うことにより、振動源方向θの測定精度を向上させることができるとともに、複数箇所の測定により、振動源５０の位置についても特定することができる。
【００１９】
また、本例では、振動センサ１１〜１４で検出された表面波の振動から振動源を推定するようにしているので、騒音測定から振動源を推定するよりも正確に振動源を推定することができる。例えば、図７に示すように、壁５１Ａ〜５１Ｄで囲まれた室内５１に複数台の空調装置の室外機４１〜４３があり、その内の１台が大きな騒音及び振動を発生している場合、測定点Ｐには問題となる室外機４３から直接伝播された騒音ｋ１の他に、両側の壁５１Ａ，５１Ｂで反射された騒音ｋ２も到達するので、問題となる室外機４３を特定することは困難である。
これに対して、問題となる室外機４３からの振動の場合には、反射が騒音ほど大きくないため、床５２からの振動ｇが支配的になるので、上記測定点Ｐに上記振動検出手段１０を設置してその振動源方向を推定すれば、問題となる室外機４３を容易に特定することができる。
また、トラック等が道路の凹みやマンホールなどの上を走行した際にも、振動を検出することで、振動の原因となる道路の凹みやマンホールなどを特定することができる。
更に、振動センサ１１〜１４で検出される表面波振動の周波数帯域は、騒音の周波数帯域に比べて狭いので、信号処理回路や記憶回路が小さくて済むので、信号処理を高速化できるとともに、装置を小型化することが可能であるという利点を有する。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、４個の振動センサをＸ軸及びＹ軸に対して対称に配置したが、現場の状況等により、上記のような対称配置ができない場合には、図８（ａ）に示すように、振動センサ対（１１，１２），（１３，１４）をそれぞれＸ軸及びＹ軸にずらして配置してもよい。また、図８（ｂ）に示すように、振動センサ１１，１２の距離と振動センサ１３，１４の距離が異なるような配置であってもよい。また、振動センサ対（１１，１２），（１３，１４）のなす角度は必ずしも９０°である必要はないが、振動源方向θを求める際に座標変換が必要になるなど計算が複雑になるので、９０°とすることが望ましい。
更に、振動センサの個数も４個に限るものではなく、表面波振動の位相差または到達時間差を求めるための、所定の距離をおいて配置された２個の振動センサから成る振動センサ対が少なくとも２組以上あり、これらの振動センサ対が互いに交わる少なくとも２つ以上の直線上に配置されていればよい。
【００２１】
具体的には、図９（ａ）に示すように、座標（０，０），（Ｌ，０），（０，Ｌ）にそれぞれ振動センサ１，２，３を配置すれば、異なる直線状にある２組の振動センサ対（１，２），（１，３）を構成することができるので、これにより、振動源方向θを求めることが可能となる。
また、図９（ｂ）に示すように、上記図３に示した実施の形態の振動センサ１１〜１４に加え、第５の振動センサ４を座標（０，０）に配置すれば、例えば、振動センサ対（１１，１２），（１３，１４）、振動センサ対（１１，１２），（４，１４）、振動センサ対（４，１２），（１３，１４）といった複数組の振動センサ対から振動源方向θをそれぞれ算出することができる。したがって、これらの算出された各θの値を平均するなどして振動源方向θの値を求めることにより、振動源方向θの測定精度を向上させることができる。
あるいは、図９（ｃ）に示すように、上記振動センサ１１〜１４に加え、座標（３Ｌ／１０，０）と座標（０，３Ｌ／１０）とにそれぞれ振動センサ５，６を付加すれば、振動センサ間の距離がＬの振動センサ対（１１，１２），（１３，１４）と、距離が４Ｌ／５の振動センサ対（１１，５），（６，１４）とからそれぞれθを算出することができるので、振動源方向θの測定精度を向上させることができる。
また、図９（ｄ）に示すように、上記振動センサ１１〜１４に加え、上記振動センサ１１〜１４を角度αだけ回転させた位置にそれぞれ振動センサ１１’〜１４’を付加すれば、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向に配置された振動センサ対（１１，１２），（１３，１４）と、上記Ｘ軸，Ｙ軸と角度αで交わる互いに直交するξ軸方向とη軸方向に配置された振動センサ対（１１’，１２’），（１３’，１４’）とからそれぞれ振動源方向θを算出することができるので、上記２つのθの値を平均するなどして振動源方向θの値を求めることにより、振動源方向θの測定精度を向上させることができる。
【００２２】
また、上記例では、各測定箇所で、振動センサ１１〜１４とカメラ１５を回転させる測定を行ったが、単に、振動検出手段１０を複数箇所移動させるだけでもよいし、同一測定箇所で振動センサ１１〜１４とカメラ１５を回転させる測定のみを行っても、振動源の位置を特定することができる。
また、各振動センサの距離はＬ＝０．６ｍに限るものではなく、地盤の特性（伝播する表面波振動の速度など）や振動源の性質等により適宜決定されるものであることは言うまでもない。
また、１つの測定箇所あるいは測定角度において、所定の時間間隔で振動を検出して各測定時間における振動源位置を求めることにより、振動源位置の移動状況を推定することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも３個の振動センサを同一平面上に配置して成る振動検出手段と、上記各振動センサで検出された表面波の振動の位相差または到達時間差から振動源を推定する振動源推定手段とを備え、各振動センサの出力信号の位相差から振動源の位置を推定するようにしたので、振動源を正確に特定して表示することができる。
また、所定の間隔で配置された１対の振動センサを、互いに直交する２つの直線上にそれぞれ配置して、上記各振動センサ対における振動の到達時間差をそれぞれ求め、上記到達時間差から振動源を推定するようにしたので、簡単な構成で、振動源を正確に推定することができる。
また、上記振動センサ群を複数箇所移動させたり、上記振動センサ群を回転させて、複数の測定点あるいは複数の角度で測定することにより、振動源位置の推定精度を向上させることができる。
更に、所定の時間間隔で振動を検出して各測定時間における振動源位置を求めることにより、振動源位置の移動状況を推定することができる。
また、上記振動センサ群の地上での絶対位置を測定する、例えばＧＰＳのような位置特定手段を設けることにより、振動源位置の地上での絶対位置を特定することができる。
また、上記推定された振動源位置近傍の映像を採取して、上記推定された振動源位置を上記映像上に表示するようにしたので、振動源の特徴を視覚的に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係わる振動源探査システムの構成の概要を示す図である。
【図２】本実施の形態に係わるパーソナルコンピュータの記憶・演算部の機能ブロック図である。
【図３】振動センサの配列状態を示す図である。
【図４】振動検出手段の移動状態を説明するための図である。
【図５】本実施の形態に係わる振動源探査方法のフローチャートである。
【図６】本実施の形態に係わる表示画面の一例を示す図である。
【図７】本発明の一応用例を示す図である。
【図８】本発明に係る振動センサの配列状態の他の例を示す図である。
【図９】本発明に係る振動センサの配列状態の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 振動検出手段、１１〜１４ 振動センサ、１１Ａ〜１４Ａ 増幅器、
１５ カメラ、１６ ＧＰＳ、１７ ローパスフィルタ、１８ Ａ／Ｄ変換器、１９ ビデオ入出力ユニット、２０ パーソナルコンピュータ、
２１ キーボード、２２ 記憶・演算部、２２ａ パラメータ記憶手段、
２２ｂ 振動源位置推定手段、２２ｃ 画像合成手段、
２２ｄ 振動源位置演算手段、２３ ディスプレイ、３０ カメラ台、
３１ 支持部材、３２ 回転フレーム、３３ 取付け板。
Claims (10)
- 少なくとも３個の振動センサを同一平面上に配置して成る振動検出手段と、上記各振動センサで検出された表面波の振動の位相差または到達時間差から振動源を推定する振動源推定手段とを備えたことを特徴とする振動源探査システム。
- 所定の間隔で配置された１対の振動センサを、互いに直交する２つの直線上にそれぞれ配置して、上記各振動センサ対における振動の到達時間差をそれぞれ求め、上記到達時間差から振動源を推定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の振動源探査システム。
- 上記振動検出手段により、所定の時間間隔で上記振動を検出し、振動源の移動状況を推定するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動源探査システム。
- 上記振動検出手段の地上での絶対位置を測定する手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の振動源探査システム。
- 上記振動検出手段を複数箇所移動させるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項４に記載の振動源探査システム。
- 上記振動検出手段を回転可能としたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の振動源探査システム。
- 上記推定された振動源の近傍の映像を採取する映像採取手段と、上記推定された振動源の位置を上記採取された映像上に表示する表示手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の振動源探査システム。
- 上記振動センサで検出された振動のレベルの時間的変化及び周波数スペクトルのいずれか一方または両方を上記表示手段に表示するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の振動源探査システム。
- 上記振動センサで検出された振動のレベルの高低、あるいは、周波数の高低によって、上記表示手段に表示される振動源の位置を示すシンボルの色を変化させるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の振動源探査システム。
- 上記推定された振動源の移動状況を上記表示手段に表示するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の振動源探査システム。
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