JP2010091557A

JP2010091557A - 地表電位測定装置とその情報分析システム

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Publication number: JP2010091557A
Application number: JP2009207734A
Authority: JP
Inventors: Shoji Ichikawa; 捷二市川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2010-04-22

Abstract

【課題】従来、地震予知手段として前駆的な地殻変動により生じる地表における電荷の変動を測定する場合、測定器のアースを地中から取るものであるため、地表の電荷が変化したときアースもまた変動した場合には、結果的にアースと地表上の電位差を捉えることができない課題があった。
【解決手段】
地表面１に設置した地表電荷面２を有する地表極板Ａと、地表極板Ａから絶縁された状態で地表電荷面２とは反対の電荷に帯電する測定電荷面３を有する測定極板Ｂとを設け、互いに反対の電荷に帯電する地表電荷面２と測定電荷面３との間にその間の電位を測定する電位測定手段Ｃを設けてなる地表電位測定装置とその情報解析システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、地震予知および地震防災等に資することができる地表電位測定装置と地表電位情報分析システムに関する。

従来、地震発生の前に予兆として地殻の岩盤の歪もしくは破壊等の地殻変動により地電流や地磁気に乱れを生じることは知られており、２個の基線の両端に現れる電位差パルスの測定から地震予知をする装置（特許文献１参照。）や地磁気センサによる地磁気情報から地震予知する方法（特許文献２）が提案されている。

特開平９−２６４７８号公報特開２００３−２１５２５９号公報

本発明は、地殻の岩盤の歪もしくは破壊等の地殻変動により生じる地表における電荷の変動を正確に測定しようとするものであるが、従来の技術は、測定器のアースを地中から取って地表の電荷を測定するものであるため、地表の電荷が変化したときアースもまた変動した場合には、結果的にアースと地表上の電位差を捉えることができない。

したがって、地表が広範囲にわたって電位が変化したときは、その変化量を測定できないか、もしくは測定できたとしても、不正確なものとなる課題があった。

そこで、本発明は、地表面に生じる電荷により帯電する地表電荷面を有する地表極板と、該地表極板から絶縁された状態で地表電荷面に対して該地表電荷面とは反対の電荷に帯電する測定電荷面を有する測定極板とを設け、前記反対の電荷に帯電する地表電荷面と測定電荷面との間にその間の電位を測定する電位測定手段を設けてなる地表電位測定装置を提供しようとするものである。

また、本発明は、請求項２に記載のように、請求項１に記載の地表電位測定装置において、地表極板が地表面に直接又は導電体を介して接地した板状の導電体からなる地表電位測定装置を提供しようとするものである。

また、本発明は、請求項３に記載のように、請求項１又は２に記載の地表電位測定装置において、電位測定手段が非接触型静電気測定装置からなる地表電位測定装置を提供しようとするものである。

また、本発明は、請求項４に記載のように、請求項１、２又は３に記載の地表電位測定装置を多数の拠点に設置し、その計測データを集積し分析する分析センターを設け、各拠点には分析センターに計測データを送信する送信手段を設けると共に分析センターから分析データを受信する受信手段を設け、分析センターには各拠点から計測データを受信する受信手段を設けると共に各拠点に分析データを送信する送信手段を設けてなる地表電位情報分析システムを提供しようとするものである。

また、本発明は、請求項５に記載のように、請求項４に記載の地表電位情報分析システムにおいて、分析センターを複数個所に設けてなる地表電位情報分析システムを提供しようとするものである。

本発明によれば、地表面に生じる電荷に帯電する地表電荷面を有する地表極板と、該地表極板から絶縁された状態で地表電荷面に相対して該地表電荷面とは反対の電荷に帯電する測定電荷面を有する測定極板とを設け、前記相対して反対の電荷に帯電する地表電荷面と測定電荷面との間にその間の電位を測定する電位測定手段を設けてなる構成を有することにより、地表極板を設置した地表面の電位を、地表極板の地表電荷面とこれに相対する測定電極の測定電荷面との間の電位を測定することによって、正確に検出することができる効果がある。

また、本発明は、請求項２に記載のように、請求項１に記載の地表電位測定装置において、地表極板が地表面に接地した板状の導電体からなる構成を有することにより、任意の測定拠点に板状の導電体を設置するだけの簡素な構造の地表電位測定装置を提供することができる効果がある。

また、本発明は、請求項３に記載のように、請求項１又は２に記載の地表電位測定装置において、電位測定手段が非接触型静電気測定装置からなる構成を有することにより、測定電荷面に静電誘導された電荷量が小さい場合でも静電誘導された電圧、電荷量の変化を確実に測定することができる効果がある。

また、本発明に係る地表電位情報分析システムによれば、請求項３に記載のように、請求項１又は２に記載の地表電位測定装置を多数の測定拠点に設置し、その計測データを集積し分析する分析センターを設け、各測定拠点には分析センターに計測データを送信する送信手段を設けると共に分析センターから分析データを受信する受信手段を設け、分析センターには各測定拠点から計測データを受信する受信手段を設けると共に各測定拠点に分析データを送信する送信手段を設けてなる構成を有することにより、大地震等の予兆として事前に生じる前駆的な地殻変動によって地表の広範囲に渡って電位が変動した場合に、分析センターにおいて多数の測定拠点から集積した測定データを分析することによって、地殻変動の生じた位置と大きさに関わる分析データを各測定拠点に送信することができるから、各測定拠点では、単に電位を測定するだけではなく、大地震等の大規模な地殻変動等の予測データを取得することができる効果がある。

また、本発明は、請求項４に記載のように、請求項３に記載の地表電位情報分析システムにおいて、分析センターを複数個所に設けてなる構成を有することにより、複数個所の分析センターの分析データを比較することによって確実に予測データを得ることができる効果がある。

以下図示する実施例により本発明を説明する。

図１に記載の実施例において、Ａは一測定拠点の地表面１に設置した地表電極板で、地表面１に電荷が現れると該電極板Ａの地表電荷面２に同電荷が帯電するように構成してある。地表電極板Ａは図では地表面１に密着して設けてあるが、地表面１から上方に導電体により接続して設けた形態の地表面１からは隔離して設けた地表電極板Ａであっても良い。

Ｂは前記地表電荷面２に相対する測定電荷面３を有する測定極板で、測定電荷面３には静電誘導により地表電荷面２と反対の極性を持った電荷が帯電するように構成してある。

Ｃは地表電荷面２と測定電荷面３に現れた電荷によって生じる電位差を直接に検出する接触型の静電気測定装置で、図示の実施例の場合、前記静電気測定装置の測定回路において、地表電荷面２と測定電荷面３に相補型回路（コンプリメンタリ）のゲート４とアース（ゲート）５を接触させて双方の電位差を測定するように構成してある。即ち、電位差測定回路Ｃのアース５は地表電荷面２と同電位になる。

なお、この電位差測定装置Ｃは上下を全く逆にして地表電荷面２にゲート５を接触させ、測定電荷面３にアース（ドレイン）４を接触させてもよい。

また、電位差測定回路Ｃの入力インピーダンスはコンデンサーを構成する前記一対の電極板Ａ，Ｂの静電容量に対し必要かつ十分に大きく構成することが、発生した電位差を正確に測定する上で好ましい。このため、電位差測定装置Ｃの回路にダーリントン接続等を付設して入力インピーダンスを高めることが有効である。

Ｄは電位差測定装置Ｃに接続した測定値記録装置及び送信装置で、電位差測定装置Ｃの測定データを記録し、同時に分析センターに送信することができるように構成してある。

上記の構成において、地表面１に電荷が現れると地表に設置してある地表電極板Ａが同電荷に帯電し、その地表電荷面２に相対する電極板Ｂの測定電荷面３に静電誘導により地表電荷面２とは反対の極性を持った電荷が現れ、両電荷面２，３に現れた電荷によって生じた電位差を電位差測定装置Cによって検出し、測定値記録装置及び送信装置Ｄによって分析センターに送信することができる。

図２に記載の実施例の場合、図１に記載の前記実施例１において、静電気測定装置Ｃが、測定電極板Ｂの測定電荷面３に現れた電荷を非接触で検出する非接触型の静電気測定装置からなる。図２の実施例の場合、静電気測定装置Ｃの測定端子が測定電荷面３に非接触であることで、測定電荷面３に静電誘導量された電荷量が小さい場合でも静電誘導された電圧、電荷量を確実に測定することができる。６は測定電荷面３に面して配置した測定部である。

また、この実施例の場合、非接触型の静電気測定装置Ｃは地表電極板Ａから直接電界を受けることなく測定電荷面３の電荷のみを測定できるようシールドされている。これにより静電気測定装置Ｃのアース５が地中からの電荷により変動を受けても、電極板Ａ、Ｂ間の電位差をのみ測定できることとなる。

また、Ｆは空中からの雷、及び人工的な電界から測定電極板Ｂが影響されないようシールドしている導電性のシールド体である。

図３は図１又は図２に例示されている地表電位測定装置Ｅを、地理的におのおの離れた地点にある複数個所の拠点に設置し、その情報を一個所の分析センターＱにネットワークで結ぶイメージ図である。

図４は地中の地殻変動源Ｐで発生した電荷が地表の各測定拠点Ｅ１〜Ｅ４等に伝播する状況を示すイメージ図である。地表にある各拠点Ｅ１〜Ｅ４等は交通機関や、工場企業、各家庭で発生するの各種電気ノイズの影響を受け、地中から伝播してくる信号に混入する。

表１は、地中の地殻変動源Ｐで発生した電荷波形Sおよび、各拠点Ｅ１〜Ｅ４の電気波形のイメージ図である。表１において、各拠点の電気波形の縦軸は信号強度、横軸は時間軸である。Wは地殻変動源Ｐの電荷信号、Ｗ１〜Ｗ４は各拠点Ｅ１〜Ｅ４における電荷信号、Ｎ１〜Ｎ４は各拠点Ｅ１〜Ｅ４におけるノイズ、ψ１〜ψ４は各拠点Ｅ１〜Ｅ４における信号の減衰率、τ１〜τ４は各拠点の地殻変動源Ｐにおける電荷発生時からの時間、ΔΤはネットワークの中心の分析センターＱにおける多数拠点の総合的な遅れ時間である。

各測定拠点Ｅ１〜Ｅ４の波形には、地殻変動源Ｐの信号Wに個別のノイズN１〜Ｎ４がのっている。

各拠点Ｅ１〜Ｅｎの信号は通信手段によりネットワークの中心の分析センターQに集められる。そのとき、各拠点の波形を各時間差τを補正し、加え合わせることにより、各拠点のノイズは相対的に小さくなる。拠点の数ｎが多ければ多いほど、波形W_Ｑに対してノイズNは無視できる程度に小さくなり、ノイズＮは０に近ずく。その結果、Qにおける波形W_Ｑは、地殻変動源Ｐにおいて発生した電気信号Ｓに近くなる。

なお、各拠点Ｅ１〜ＥｎとQとの間の、伝送時間、および地中から各拠点が信号を受けてから信号処理をしてQに送るまでの時間は、あらかじめ測定しておくことにより、各拠点に信号が到達した時間が正確に判る。

図４で示される電荷が発生したP点から各拠点への電荷の伝播は途中の地中の組成により抵抗率が変化し電界の伝播速度が影響を受ける。例えば、花崗岩は10^２〜５MΩ-M、地下水は数Ω-Mである。また、地表も降雨、乾燥状況等により含水量によりその抵抗率も変化する。そのため、各拠点への信号の到達時間がわかっても正確なＰ点におけるの発生時間がわからない。その解決のため地震振動等力学的信号と電気信号データを照合し、そのデータを積み重ねることにより電界の伝達速度分布がわかる。その結果各拠点の電気信号をQにて集積解析することで、P点の位置が判明する。

また、本発明システムでは、分析センターＱで得られた地殻変動の生じた位置と大きさに関わる分析データは、直ちに各測定拠点Ｅ１〜Ｅｎに送信するように構成してあり、各測定拠点では、単に電位を測定するだけではなく、大地震等の大規模な地殻変動等の予測データを分析センターから受信することができるように構成してある。

また、分析センターＱは、一個所だけではなく、地域の異なる複数個所に設けることによって、複数個所の分析センターの分析データを互いに比較し、照合することによって、より確実な分析データを得ることができる。

本発明装置の一実施例の要部を示す概略説明図。本発明装置の他の実施例の要部を示す概略説明図。本発明システムの一実施例を示す概略説明図。本発明システムにおける実施状況を示す概略説明図。

１地表面
２地表電荷面
３測定電荷面
４ゲート
５アース
６測定部
Ａ地表電極板
Ｂ測定電極板
Ｃ電位差測定装置
Ｄ測定値記録装置及び送信装置
Ｅ測定拠点
Ｆシールド体
Ｐ地殻変動源
Ｑ分析センター

Claims

地表面に生じる電荷により帯電する地表電荷面を有する地表極板と、該地表極板から絶縁された状態で地表電荷面に対して該地表電荷面とは反対の電荷に帯電する測定電荷面を有する測定極板とを設け、前記反対の電荷に帯電する地表電荷面と測定電荷面との間にその間の電位を測定する電位測定手段を設けてなる地表電位測定装置。
請求項１に記載の地表電位測定装置において、地表極板が地表面に直接又は導電体を介して接地した板状の導電体からなる地表電位測定装置。
請求項１又は２に記載の地表電位測定装置において、電位測定手段が非接触型静電気測定装置からなる地表電位測定装置。
請求項１、２又は３に記載の地表電位測定装置を多数の拠点に設置し、その計測データを集積し分析する分析センターを設け、各拠点には分析センターに計測データを送信する送信手段を設けると共に分析センターから分析データを受信する受信手段を設け、分析センターには各拠点から計測データを受信する受信手段を設けると共に各拠点に分析データを送信する送信手段を設けてなる地表電位情報分析システム。
請求項４に記載の地表電位情報分析システムにおいて、分析センターを複数個所に設けてなる地表電位情報分析システム。