JP2010266392A

JP2010266392A - Apparatus for measurement of infrastructure sound

Info

Publication number: JP2010266392A
Application number: JP2009119504A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamamoto; 真行山本; Yoshiaki Ishihara; 吉明石原
Original assignee: Kochi University of Technology
Current assignee: Kochi University of Technology
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-11-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrastructure sound measuring apparatus, with a simple structure at low cost, which achieves highly superior sensitivity in a low-frequency region, and has high resistance to aged deterioration. <P>SOLUTION: The infrastructure sound measuring apparatus includes a container having an opening, a sheet extended to cover the opening, contactless type displacement detection means for contactlessly detecting a displacement due to vibration of the seat surface. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、火山噴火や雷等の自然現象、核実験等の人工爆発現象によって励起されるインフラサウンドを測定するためのインフラサウンド測定装置に関する。 The present invention relates to an infrasound measurement device for measuring infrasound excited by natural phenomena such as volcanic eruptions and lightning, and artificial explosions such as nuclear tests.

一般的に、人間は２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ程度の周波数の音波を聞き取る能力を持っているといわれている。この周波数範囲の音を「可聴音」と呼び、この範囲を超えた音になると、人の耳で捉えることができなくなる。この可聴範囲外の音のうち、２０ｋＨｚ以上の高周波域の音を「ウルトラサウンド（超音波）」といい、２０Ｈｚ以下の低周波域の音を「インフラサウンド」という。 Generally, it is said that human beings have the ability to hear sound waves having a frequency of about 20 Hz to 20 kHz. Sound in this frequency range is called “audible sound”, and if it exceeds this range, it cannot be caught by the human ear. Among sounds outside this audible range, a sound in a high frequency range of 20 kHz or more is called “ultra sound (ultrasonic wave)”, and a sound in a low frequency range of 20 Hz or less is called “infrastructure sound”.

音波は高周波になるほど空気の粘性により強い減衰を受け、その減衰は周波数の２乗に反比例する。すなわち、１ｋＨｚの波が１ｍ伝わる時に受ける減衰は、０．１Ｈｚのインフラサウンドが１０万ｋｍ伝わる時に受ける減衰と同等であることから、インフラサウンドは空気の粘性による減衰を受けにくく長距離伝播を可能とする特性を持つ。 Sound waves are strongly attenuated by the viscosity of air as the frequency increases, and the attenuation is inversely proportional to the square of the frequency. In other words, the attenuation that occurs when a 1 kHz wave travels 1 meter is equivalent to the attenuation that occurs when a 0.1 Hz infrastructure sound travels 100,000 km. It has the characteristic that

インフラサウンドは、火山噴火や雷等の自然現象、核実験等の人工爆発現象によって励起されることが知られている。上記した長距離伝播の特性を利用して、近年、火山噴火活動の監視や、核実験の監視などといった広域的な監視のために、インフラサウンドの観測が活用されている。インフラサウンドの到来方向、速度を求めるには３つ以上のセンサを配することで１観測点だけから求めることも可能ではあるが、音波源を特定するためには１観測点では困難であり、複数のセンサを使用した観測点を多地点に配置し総合的に音波源を特定することを必要とする。 Infrasound is known to be excited by natural phenomena such as volcanic eruptions and lightning, and artificial explosions such as nuclear tests. Infrasound observations have been used in recent years for wide-area monitoring, such as monitoring volcanic eruption activities and nuclear tests, using the long-range propagation characteristics described above. In order to determine the direction and speed of arrival of infrasound, it is possible to determine from only one observation point by arranging three or more sensors, but it is difficult to identify the sound source at one observation point. It is necessary to locate observation points using a plurality of sensors at multiple points and specify the sound source comprehensively.

インフラサウンドを測定するための技術として、特許文献１には、受圧面の後方にチャンバーを設けることによって低周波領域の特性を大幅に向上させた低周波用コンデンサマイク型センサが提案されている。この低周波用コンデンサマイク型センサは、微小差の圧力を計測するのに優れており、０．２Ｐａの分解能を有し、通常使用されるセラミックを利用した微気圧センサと比較して数倍の性能を持つものであり、微小な圧力を検出することができる。 As a technique for measuring the infra-sound, Patent Document 1 proposes a low-frequency condenser microphone type sensor in which the characteristics in the low-frequency region are greatly improved by providing a chamber behind the pressure-receiving surface. This low-frequency condenser microphone type sensor is excellent in measuring the pressure of a minute difference, has a resolution of 0.2 Pa, and is several times that of a micro atmospheric pressure sensor using a ceramic that is usually used. It has performance and can detect minute pressures.

しかしながら、低周波用コンデンサマイク型センサは、１台がセンサ単体だけで非常に高額であるために多数設置することは困難である。それ故、多点観測を狙ったインフラサウンド測定センサとして使用するには適していない。安価なインフラサウンド測定センサが開発されれば、多点観測を狙った複数のセンサを設置することができ、多地点インフラサウンド観測網の確立を行い、自然環境下におけるインフラサウンドの計測並びに防災面で利用することができる。 However, it is difficult to install a large number of low-frequency condenser microphone type sensors because only one sensor is very expensive. Therefore, it is not suitable for use as an infrasound measurement sensor aimed at multipoint observation. If an inexpensive infrasound measurement sensor is developed, it is possible to install multiple sensors for multipoint observation, establish a multipoint infrasound observation network, measure infrasound in the natural environment, and prevent disasters. Can be used.

上記したような実状に鑑みて、本願発明者らは、特願２００８−１３４７５０号において、開口部を有する容器と、該開口部を覆うように展張されたシートと、該シート表面に取り付けられた圧電素子（ピエゾフィルム等）からなるインフラサウンド測定センサを提案している。 In view of the actual situation as described above, the present inventors in Japanese Patent Application No. 2008-134750 were attached to a container having an opening, a sheet stretched to cover the opening, and the surface of the sheet. Infrasound measurement sensors consisting of piezoelectric elements (piezo film, etc.) have been proposed.

このインフラサウンド測定センサは、単純な構成で従来のセンサと遜色ない感度を有する優れたものである。
しかしながら、このインフラサウンド測定センサでは、シート表面に圧電素子を接触させているため、シート表面に負荷がかかり、振動（微小圧力変動）を妨げる場合があることから、低周波領域における感度に限界があった。
また、経時的に生じるシート表面のアライメント不良により、圧電素子に静電容量が発生し、感度が低下するという問題もあった。 This infra-sound measurement sensor is excellent in having a sensitivity comparable to that of a conventional sensor with a simple configuration.
However, in this infrasound measurement sensor, since the piezoelectric element is brought into contact with the sheet surface, a load is applied to the sheet surface, and vibration (small pressure fluctuation) may be hindered. there were.
Further, due to poor alignment of the sheet surface that occurs over time, there is a problem that electrostatic capacity is generated in the piezoelectric element and sensitivity is lowered.

特開平１１−２８１９５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-28195

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、簡単な構成で安価に提供することができるとともに、低周波領域において非常に優れた感度を有し、経年劣化も生じにくいインフラサウンド測定装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and can be provided at a low cost with a simple configuration, has a very excellent sensitivity in a low frequency region, and deteriorates over time. It is intended to provide an infra-sound measuring device that is less likely to occur.

請求項１に係る発明は、開口部を有する容器と、該開口部を覆うように展張されたシートと、該シート表面の振動による変位を非接触で検出する非接触型変位検出手段とを備えていることを特徴とするインフラサウンド測定装置に関する。 The invention according to claim 1 includes a container having an opening, a sheet extended so as to cover the opening, and a non-contact type displacement detection unit that detects a displacement caused by vibration of the surface of the sheet in a non-contact manner. The present invention relates to an infra-sound measuring device.

請求項２に係る発明は、前記非接触型変位検出手段が、前記シート表面に対してスポット光を照射する投光部と、該投光部から照射されてシート表面で反射又は散乱した光を受けて電気信号に変換する受光部とからなることを特徴とする請求項１記載のインフラサウンド測定装置に関する。 The invention according to claim 2 is characterized in that the non-contact type displacement detecting means projects a light projecting unit that irradiates the surface of the sheet with spot light, and light reflected or scattered from the surface of the sheet irradiated from the light projecting unit. The infrasound measuring apparatus according to claim 1, further comprising a light receiving unit that receives and converts the light into an electric signal.

請求項３に係る発明は、前記受光部が、光位置検出素子を備えていることを特徴とする請求項２記載のインフラサウンド測定装置に関する。 The invention according to claim 3 relates to the infra-sound measuring apparatus according to claim 2, wherein the light receiving section includes an optical position detecting element.

請求項４に係る発明は、前記容器には、ピンホールが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のインフラサウンド測定装置に関する。 The invention according to claim 4 relates to the infra-sound measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the container is provided with a pinhole.

請求項５に係る発明は、前記ピンホールが、一端部が前記容器に設けられた小孔に連通するように該容器外面に気密に接続された接続管と、該接続管の他端部に対して着脱可能に取り付けられた該接続管よりも内断面積が小さい小径管とから構成されていることを特徴とする請求項４記載のインフラサウンド測定装置に関する。 The invention according to claim 5 is characterized in that the pinhole is connected to the outer surface of the container in an airtight manner so that one end of the pinhole communicates with a small hole provided in the container, and the other end of the connection pipe 5. The infra-sound measuring device according to claim 4, wherein the infra-sound measuring device comprises a small-diameter pipe having an inner cross-sectional area smaller than that of the connecting pipe detachably attached.

請求項１に係る発明によれば、開口部を有する容器と、該開口部を覆うように展張されたシートと、該シート表面の振動による変位を非接触で検出する非接触型変位検出手段とを備えているインフラサウンド測定装置であるから、インフラサウンドの到達によって容器周囲の圧力が変化し、容器内の圧力が変化しないことにより生じた差圧によって、シート表面（膜面）が上下に振動し、この振動による変位を非接触型変位検出手段により検出することにより、インフラサウンドを測定することができる。
そのため、優れた感度を有する装置を単純な構成で安価に提供することができ、火山噴火活動の監視等のために多地点にて複数台設置することが可能な有用性の高いインフラサウンド測定装置となる。
しかも、シート表面の振動による変位を非接触で検出する非接触型変位検出手段を備えていることから、シート表面に負荷がかかって振動（微小圧力変動）を妨げることがなく、低周波領域における感度を優れたものとすることができる。また、経時的に生じるシート表面のアライメント不良等によって感度が低下することがなく、長期間に亘って優れた性能を発揮することができる。 According to the first aspect of the present invention, the container having the opening, the sheet extended so as to cover the opening, and the non-contact type displacement detecting means for detecting the displacement due to the vibration of the sheet surface in a non-contact manner. Because of the infrasound measuring device, the pressure around the container changes due to the arrival of the infrasound, and the sheet surface (film surface) vibrates up and down due to the differential pressure generated by the pressure inside the container not changing. Infrasound can be measured by detecting the displacement due to the vibration by the non-contact type displacement detecting means.
Therefore, it is possible to provide a device with excellent sensitivity at a low cost with a simple configuration, and a highly useful infrasound measuring device that can be installed at multiple points for monitoring volcanic eruption activities. It becomes.
In addition, since non-contact type displacement detection means for detecting displacement due to vibration of the sheet surface in a non-contact manner is provided, the load on the sheet surface is not affected and vibration (micro pressure fluctuation) is not hindered. The sensitivity can be improved. In addition, the sensitivity does not decrease due to the sheet surface alignment failure occurring over time, and excellent performance can be exhibited over a long period of time.

請求項２に係る発明によれば、前記非接触型変位検出手段が、前記シート表面に対してスポット光を照射する投光部と、該投光部から照射されてシート表面で反射又は散乱した光を受けて電気信号に変換する受光部とからなることから、シート表面の振動による変位を高感度で検出することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, the non-contact type displacement detecting means is a light projecting unit that irradiates the sheet surface with spot light, and is irradiated from the light projecting unit and reflected or scattered on the sheet surface. Since it comprises a light receiving portion that receives light and converts it into an electrical signal, it is possible to detect displacement due to vibration of the sheet surface with high sensitivity.

請求項３に係る発明によれば、受光部が光位置検出素子を備えていることから、受光部を簡易な構成で高感度なものとすることができる。 According to the invention of claim 3, since the light receiving unit includes the optical position detection element, the light receiving unit can be made highly sensitive with a simple configuration.

請求項４に係る発明によれば、前記容器にピンホールが設けられていることから、インフラサウンド測定装置が測定可能な周波数を調節することができる。また、容器内に緩やかな温度変化等が生じ、容器内の圧力が緩やかに変化したとしても、ピンホールから圧力が抜けるため、シート表面が上下することがなく、ノイズを低減することができる。 According to the invention which concerns on Claim 4, since the pinhole is provided in the said container, the frequency which an infra sound measuring apparatus can measure can be adjusted. Further, even if a gradual temperature change or the like occurs in the container and the pressure in the container gradually changes, the pressure is released from the pinhole, so that the sheet surface does not move up and down and noise can be reduced.

請求項５に係る発明によれば、ピンホールが、一端部が前記容器に設けられた小孔に連通するように該容器外面に気密に接続された接続管と、該接続管の他端部に対して着脱可能に取り付けられた該接続管よりも内断面積が小さい小径管とから構成されているため、小径管を内径や長さの異なるものに交換することができ、検出周波数範囲を調整することが可能となる。 According to the invention according to claim 5, the pinhole is connected to the outer surface of the container so that one end thereof communicates with the small hole provided in the container, and the other end of the connection pipe. Therefore, the small diameter tube can be replaced with one having a different inner diameter and length, and the detection frequency range can be changed. It becomes possible to adjust.

本発明に係るインフラサウンド測定装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the infra sound measuring apparatus which concerns on this invention. インフラサウンド検出部の第一実施形態を示す図である。It is a figure which shows 1st embodiment of an infra sound detection part. 容器にピンホールを設けた図である。It is the figure which provided the pinhole in the container. 容器にピンホールを別の形態で設けた図である。It is the figure which provided the pinhole with another form in the container. 非接触型変位検出手段の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a non-contact-type displacement detection means. シートの表面の特性による反射光の挙動の違いを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the difference in the behavior of the reflected light by the characteristic of the surface of a sheet | seat. 光位置検出素子の動作原理を示す断面構造図である。FIG. 4 is a cross-sectional structure diagram illustrating an operation principle of the optical position detection element. 受光面及びその入射位置換算の説明図である。It is explanatory drawing of light-receiving surface and its incident position conversion. 電流電圧変換回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a current-voltage conversion circuit. 一般的な計装アンプの内部回路および動作原理を示す図である。It is a figure which shows the internal circuit and operating principle of a general instrumentation amplifier. 非接触型変位検出手段の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a non-contact-type displacement detection means. 非接触型変位検出手段用の電源回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the power supply circuit for non-contact-type displacement detection means. 光位置検出素子による方式（PSD方式）と一次元イメージセンサによる方式のスポット光量分布による誤差を示す図である。It is a figure which shows the error by the spot light quantity distribution of the system by the optical position detection element (PSD system) and the system by a one-dimensional image sensor. インフラサウンド検出部の第二実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd embodiment of an infra sound detection part. インフラサウンド検出部の第二実施形態の分解構成図である。It is a disassembled block diagram of 2nd embodiment of an infra sound detection part. 本発明に係るインフラサウンド測定装置により測定された連続波形を時間順に示す図である（１番目）。It is a figure which shows the continuous waveform measured by the infra sound measuring apparatus which concerns on this invention in time order (1st). 本発明に係るインフラサウンド測定装置により測定された連続波形を時間順に示す図である（２番目）。It is a figure which shows the continuous waveform measured by the infra sound measuring apparatus which concerns on this invention in time order (2nd). 本発明に係るインフラサウンド測定装置により測定された連続波形を時間順に示す図である（３番目）。It is a figure which shows the continuous waveform measured by the infra sound measuring apparatus which concerns on this invention in time order (3rd). 本発明に係るインフラサウンド測定装置により測定された連続波形を時間順に示す図である（４番目）。It is a figure which shows the continuous waveform measured by the infra sound measuring apparatus which concerns on this invention in time order (4th). インフラサウンド到来予想時刻付近の時間範囲の測定波形の拡大図である。It is an enlarged view of a measurement waveform in a time range near the expected arrival time of the infrastructure sound. 図２０と同時間範囲内のパワースペクトラムである。It is a power spectrum in the same time range as FIG. 図２０と同時間範囲のダイナミックスペクトルである。It is a dynamic spectrum of the same time range as FIG. 周波数範囲０Ｈｚ〜１．５Ｈｚ部分を拡大したダイナミックスペクトル（左）とその２値化画像（右）である。It is the dynamic spectrum (left) which expanded the frequency range 0Hz-1.5Hz part, and its binarized image (right).

以下、本発明に係るインフラサウンド測定装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るインフラサウンド測定装置の全体構成を示す概略図である。
本発明に係るインフラサウンド測定装置は、インフラサウンドを検出するインフラサウンド検出部１と、インフラサウンド検出部１から出力された信号を取り込んで解析する信号取り込み解析部１０とからなる。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of an infra sound measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an infra sound measuring apparatus according to the present invention.
The infra-sound measuring apparatus according to the present invention includes an infra-sound detection unit 1 that detects infra-sound and a signal acquisition analysis unit 10 that takes in and analyzes signals output from the infra-sound detection unit 1.

図２は、インフラサウンド検出部１の第一実施形態を示す図である。
インフラサウンド検出部１は、開口部２１を有する容器２と、開口部２１を覆うように展張されたシート３と、シート３の表面の振動による変位を非接触で検出する非接触型変位検出手段４とを備えている。 FIG. 2 is a diagram illustrating a first embodiment of the infra sound detection unit 1.
The infra-sound detection unit 1 includes a container 2 having an opening 21, a sheet 3 extended so as to cover the opening 21, and a non-contact type displacement detection unit that detects a displacement caused by vibration of the surface of the sheet 3 in a non-contact manner. 4 is provided.

容器２の形状は、開口部２１を有していれば特に限定されず、様々な形状のものを使用することができる。例えば、有底円筒形状のものや有底多角筒形状のものを使用することができるが、開口部２１にシート３を展張し易いため、図示のような有底円筒形状が好ましい。
図２では、開口部２１と底部２２の面積が略同一である寸胴形状の容器２を使用しているが、開口部２１の面積が広く、底部２２の面積が狭い形状でもよく、逆に、開口部２１が狭く底部２２が広い形状でもよい。
容器２の開口部２１には、図３に示す通り縁部２３が幅をもって設けられていることが好ましい。容器２とシート３が接触する面積を多くすることにより、シート３を容器２の開口部２１に展張し易くなり、容器２の密閉性をより向上させることができるためである。縁部２３の幅は１ｍｍ〜３ｍｍが好ましい。 The shape of the container 2 will not be specifically limited if it has the opening part 21, The thing of various shapes can be used. For example, a bottomed cylindrical shape or a bottomed polygonal cylindrical shape can be used, but the bottomed cylindrical shape as shown in the figure is preferable because the sheet 3 can be easily extended in the opening 21.
In FIG. 2, the container 2 having a cylindrical shape in which the areas of the opening 21 and the bottom 22 are substantially the same is used, but the area of the opening 21 may be large and the area of the bottom 22 may be narrow. The opening 21 may be narrow and the bottom 22 may be wide.
The opening 21 of the container 2 is preferably provided with an edge 23 having a width as shown in FIG. This is because by increasing the area in which the container 2 and the sheet 3 are in contact with each other, the sheet 3 can be easily spread on the opening 21 of the container 2 and the sealing performance of the container 2 can be further improved. The width of the edge 23 is preferably 1 mm to 3 mm.

容器２の材質としては、容器内外の圧力の変化により形状が変化して容積が変化することがないものを使用することができる。例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス、チタン、銅等の金属類、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂等の硬質樹脂類等が好適に用いられる。一方、容器２の形状が容易に変化するもの、例えば可撓性を有する軟質樹脂等を使用した場合、容器内外の圧力の変化により容器自体が膨張、収縮をし、シート表面（膜面という場合がある）３１に圧力の変化が伝達されないことにより、インフラサウンドを測定できない可能性があるため好ましくない。 As the material of the container 2, a material whose shape does not change due to a change in pressure inside or outside the container and whose volume does not change can be used. For example, metals such as iron, aluminum, stainless steel, titanium, and copper, and hard resins such as polyethylene, polycarbonate, polypropylene, acrylic resin, fluorine resin, and ABS resin are preferably used. On the other hand, when a container whose shape changes easily, such as a flexible soft resin, is used, the container itself expands and contracts due to a change in pressure inside and outside the container, and the sheet surface (in the case of a membrane surface) There is a possibility that the infra sound cannot be measured because the change in pressure is not transmitted to 31).

容器２は、断熱構造を有していることが好ましい。
容器２に断熱性が備えられることで、容器２外の温度が急激に変化したとしても、それに追随して容器２内の空気が急激に膨張、収縮してシート表面３１が上下に変位し、この変位が非接触型変位検出手段４により検出されるのを防止することができる。そのため、インフラサウンド測定装置１が検出するノイズを低減することが可能となる。
断熱構造としては、容器２を二重構造とすることが考えられる。また、容器２を断熱性の優れた素材から形成してもよい。 The container 2 preferably has a heat insulating structure.
Since the container 2 is provided with heat insulation, even if the temperature outside the container 2 changes suddenly, the air in the container 2 rapidly expands and contracts following the change, and the sheet surface 31 is displaced vertically. This displacement can be prevented from being detected by the non-contact displacement detecting means 4. Therefore, it is possible to reduce noise detected by the infra sound measuring apparatus 1.
As the heat insulating structure, it is conceivable that the container 2 has a double structure. Moreover, you may form the container 2 from the raw material excellent in heat insulation.

容器２の側面には、図３に示すようにピンホール５を設けることが好ましい。ピンホール５を設けることにより、インフラサウンド測定装置が測定可能な周波数を調節することができるからである。また、容器内に緩やかな温度変化等が生じ、容器内の圧力が緩やかに変化したとしても、ピンホール５から圧力が抜けるために、シート表面３１が上下することがないため、ノイズを低減することができる。 A pinhole 5 is preferably provided on the side surface of the container 2 as shown in FIG. This is because the frequency that can be measured by the infrasound measuring device can be adjusted by providing the pinhole 5. Further, even if a gradual temperature change or the like occurs in the container and the pressure in the container gradually changes, the pressure is released from the pinhole 5 so that the seat surface 31 does not move up and down, thereby reducing noise. be able to.

ピンホール５は、容器２に孔を開けて管を通し、管と容器２の壁面の隙間を接着剤等で密封固定することによって設けられる。容器２に開ける孔の大きさは、管の外径よりもひとまわり大きい程度である。管の材質は特に限定されず、金属や合成樹脂等様々なものを使用することができるが、安定性や耐久性の面から例えばステンレス管を使用することができる。管の内径、管の長さ等は、容器２の容積、インフラサウンド測定装置１に求められる検出感度、ノイズの低減等、その他様々な要因によって適宜設定される。例えば、インフラサウンド測定装置の感度を上げるためには、管の内径をより小さくし、ノイズを低減させる場合は、管の内径をより大きくする。また、管に撚った銅線等を挿入することによって、ピンホール５の見かけ上の内径（断面積）を事後的に減少させることができる。 The pinhole 5 is provided by opening a hole in the container 2 and passing the pipe, and sealing and fixing the gap between the pipe and the wall surface of the container 2 with an adhesive or the like. The size of the hole to be opened in the container 2 is slightly larger than the outer diameter of the tube. The material of the tube is not particularly limited, and various materials such as metal and synthetic resin can be used. For example, a stainless tube can be used from the viewpoint of stability and durability. The inner diameter of the tube, the length of the tube, and the like are appropriately set according to various other factors such as the volume of the container 2, the detection sensitivity required for the infrasound measurement device 1, and noise reduction. For example, in order to increase the sensitivity of the infrasound measuring device, the inner diameter of the tube is made smaller, and when reducing noise, the inner diameter of the tube is made larger. Moreover, the apparent inner diameter (cross-sectional area) of the pinhole 5 can be reduced afterwards by inserting a twisted copper wire or the like into the tube.

図４は、ピンホール５を別の形態により設けた例を示す図である。
この形態において、ピンホール５は、一端部が容器２に設けられた小孔５０に連通するように接続された接続管５１と、この接続管５１の他端部に対して着脱可能に取り付けられた小径管５２とから構成されている
接続管５１は、気密性に優れた樹脂製チューブ等からなり、例えば点滴に使用される医療用の樹脂製チューブ等が好適に使用できる。接続管５１の長さ及び太さは特に限定されないが、例えば長さ１０〜２０ｃｍ、内径φ１〜５ｍｍのものが使用される。
接続管５１は、一端部が容器２の外面に対して気密に接続されており、他端部にはアタッチメント５３を介して小径管５２が着脱可能に接続されている。アタッチメント５３は、様々な太さの小径管５２を着脱可能に且つ気密に接続することが可能な公知の構造を有している。
小径管５２は、接続管５１よりも内断面積（内径）が小さいものであり、例えば注射針等を好適使用することができる。小径管５２の長さ及び太さは特に限定されないが、例えば長さ２０〜４０ｍｍ、内径φ０．５〜１．０ｍｍのものが使用される。
この構造では、容器２の内部は、小孔５０、接続管５１、アタッチメント５３、小径管５２を介して外部と連通する。
この構造によれば、接続管５１の長さにより外気との圧力調整にかかる時間を稼ぐことができる。そして、小径管５２が着脱可能であるため、小径管５２を内径や長さの異なるものに交換することができ、検出周波数範囲を調整することが可能となる。 FIG. 4 is a diagram showing an example in which the pinhole 5 is provided in another form.
In this embodiment, the pinhole 5 is detachably attached to a connection pipe 51 connected so that one end thereof communicates with a small hole 50 provided in the container 2 and the other end of the connection pipe 51. The connecting pipe 51 composed of the small-diameter pipe 52 is made of a resin tube having excellent airtightness. For example, a medical resin tube used for drip can be suitably used. Although the length and thickness of the connecting pipe 51 are not particularly limited, for example, those having a length of 10 to 20 cm and an inner diameter of 1 to 5 mm are used.
One end of the connection pipe 51 is airtightly connected to the outer surface of the container 2, and a small diameter pipe 52 is detachably connected to the other end via an attachment 53. The attachment 53 has a known structure that allows the small-diameter pipes 52 of various thicknesses to be detachably and airtightly connected.
The small-diameter tube 52 has an inner cross-sectional area (inner diameter) smaller than that of the connecting tube 51, and for example, an injection needle or the like can be preferably used. The length and thickness of the small-diameter tube 52 are not particularly limited. For example, a tube having a length of 20 to 40 mm and an inner diameter of 0.5 to 1.0 mm is used.
In this structure, the inside of the container 2 communicates with the outside through a small hole 50, a connection pipe 51, an attachment 53, and a small diameter pipe 52.
According to this structure, time required for pressure adjustment with the outside air can be gained by the length of the connecting pipe 51. And since the small diameter pipe | tube 52 can be attached or detached, the small diameter pipe | tube 52 can be replaced | exchanged for what has a different internal diameter and length, and it becomes possible to adjust a detection frequency range.

シート３は、容器２の開口部２１を覆うように取り付けられ、容器２を密封するように展張されることにより膜面３１を形成する。インフラサウンドにより容器２内外の圧力が変化し、それに伴って膜面３１が上下する。図２では、シート２を容器２の側面においてガムテープ等の粘着テープ２６を使用することにより固定しているが、容器２の縁部２３で両面テープを使用することによりシート２を固定する方法や、容器２の側面において紐等によって縛って固定する方法、その他接着剤を使用することにより固定する方法等がある。 The sheet 3 is attached so as to cover the opening 21 of the container 2, and is stretched so as to seal the container 2, thereby forming a film surface 31. The pressure inside and outside the container 2 changes due to the infra sound, and the membrane surface 31 moves up and down accordingly. In FIG. 2, the sheet 2 is fixed on the side surface of the container 2 by using an adhesive tape 26 such as a gum tape, but the method of fixing the sheet 2 by using double-sided tape at the edge 23 of the container 2 In addition, there are a method of fixing by tying the side face of the container 2 with a string or the like, and a method of fixing by using an adhesive.

シート３の材質は、インフラサウンドにより膜面３１が上下するものであれば特に限定はされないが、硬質樹脂フィルム、軟質樹脂フィルム等の合成樹脂フィルムを使用することができ、アルミニウム箔等の金属シートも使用することができる。これらの中でも、アルミニウム蒸着塩化ビニルシート、アルミニウム蒸着ポリプロピレンシート等、市販の菓子の密封構造を維持する包装フィルムとして使用されているアルミニウム蒸着樹脂フィルムの同等品を用いるのが好ましい。シートの耐久性を向上させることができ、シートが破損するのを防止することができるからである。加えて、容器内の急激な温度変化を防止することができるからである。 The material of the sheet 3 is not particularly limited as long as the film surface 31 moves up and down by infra sound, but a synthetic resin film such as a hard resin film or a soft resin film can be used, and a metal sheet such as an aluminum foil. Can also be used. Among these, it is preferable to use an equivalent product of an aluminum vapor-deposited resin film used as a packaging film for maintaining a sealed structure of a commercial confectionery such as an aluminum vapor-deposited vinyl chloride sheet and an aluminum vapor-deposited polypropylene sheet. This is because the durability of the sheet can be improved and the sheet can be prevented from being damaged. In addition, a rapid temperature change in the container can be prevented.

非接触型変位検出手段４は、シート３の上方に配置され、シート３の表面（膜面３１）の振動による上下変位を非接触で検出する。
図５は、非接触型変位検出手段４の構成を示す図である。
非接触型変位検出手段４は、シート３の表面に対してスポット光を照射する投光部４１と、投光部４１から照射されてシート表面で反射又は散乱した光（反射光）を受光する受光部４２とから構成される。 The non-contact type displacement detection means 4 is disposed above the sheet 3 and detects a vertical displacement caused by vibration of the surface (film surface 31) of the sheet 3 in a non-contact manner.
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the non-contact type displacement detection means 4.
The non-contact type displacement detection means 4 receives a light projecting unit 41 that irradiates the surface of the sheet 3 with spot light, and light (reflected light) that is irradiated from the light projecting unit 41 and reflected or scattered by the sheet surface. And a light receiving unit 42.

投光部４１としては、半導体レーザ等のレーザポインタが好適に使用される。
投光部４１から照射されるスポット光は、シート３の表面３１において反射する。
このとき、シート３の表面の特性により反射光の挙動が異なる。
図６は、シート３の表面の特性による反射光の挙動の違いを示す説明図である。
シート３の表面に光沢が無い場合、（ａ）に示すように拡散反射成分が支配的になる。この場合、鏡面反射光が得られにくいため、スポット光を表面に対して垂直に照射して拡散反射光（散乱光）を受光部にて受光する方式（拡散反射方式）を採る。
シート３の表面に光沢がある場合や表面が鏡面である場合、（ｂ）に示すように正反射成分が支配的になる。この場合、スポット光を表面に対して斜め方向に照射して反射光を受光部にて直接受光する方式（正反射方式）を採る。
本発明においては、上記いずれの方式を採用してもよいが、拡散反射方式とする場合はシート３の表面を反射率が高い白色として白色面での拡散反射とすることが好ましい。 A laser pointer such as a semiconductor laser is preferably used as the light projecting unit 41.
The spot light emitted from the light projecting unit 41 is reflected on the surface 31 of the sheet 3.
At this time, the behavior of the reflected light varies depending on the characteristics of the surface of the sheet 3.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the difference in the behavior of the reflected light depending on the surface characteristics of the sheet 3.
When the surface of the sheet 3 is not glossy, the diffuse reflection component becomes dominant as shown in FIG. In this case, since it is difficult to obtain specular reflection light, a method (diffuse reflection method) is adopted in which spot light is irradiated perpendicularly to the surface and diffuse reflected light (scattered light) is received by the light receiving unit.
When the surface of the sheet 3 is glossy or when the surface is a mirror surface, the regular reflection component becomes dominant as shown in FIG. In this case, a method (regular reflection method) is employed in which the spot light is irradiated obliquely with respect to the surface and the reflected light is directly received by the light receiving unit.
In the present invention, any of the above methods may be adopted. However, when the diffuse reflection method is used, it is preferable that the surface of the sheet 3 is white having a high reflectance and diffuse reflection on the white surface.

受光部４２は、フィルタ４２１と、マクロレンズ４２２と、コンバータレンズ４２３と、光位置検出素子４２４と、計装アンプ４２５を備えている。但し、フィルタ４２１は必要に応じて装着すればよく、必須ではない。
シート３の表面において反射した光は、フィルタ４２１、マクロレンズ４２２、コンバータレンズ４２３を順次通過した後、光位置検出素子４２４の受光面において結像しスポットを形成する。 The light receiving unit 42 includes a filter 421, a macro lens 422, a converter lens 423, an optical position detection element 424, and an instrumentation amplifier 425. However, the filter 421 may be attached as necessary, and is not essential.
The light reflected on the surface of the sheet 3 sequentially passes through the filter 421, the macro lens 422, and the converter lens 423, and then forms an image on the light receiving surface of the light position detecting element 424 to form a spot.

光位置検出素子４２４は、反射してきたスポット光の位置を検出できる位置検出半導体素子（Position Sensitive Device：PSD）である。
光位置検出素子４２４の基本構造は、１つの接合面をもつPIN構造となっている。
図７は、光位置検出素子４２４の動作原理を示す断面構造図である。
接合面は比較的大きく（例えば１ｍｍ×３ｍｍ）、均一な面状の接合層の受光面であるＰ層両端に一対の光電流取り出し電極（Ｘ１，Ｘ２）が形成されている。また裏面のＮ層には共通電極が形成されている。
受光面にスポット光が当たると電荷が生成されて光電流として両端の電極（Ｘ１，Ｘ２）に到達し、この光電流はスポット光（入射光）の位置より電極（Ｘ１，Ｘ２）までの距離に逆比例して分割されて両端の電極（Ｘ１，Ｘ２）より出力される。出力される電流値（Ｉ_Ｘ１，Ｉ_Ｘ２）はスポット光の重心位置に応じた電流値であり、電極（Ｘ１，Ｘ２）から取り出された電流は必要な演算を行うことにより、スポット光の位置に比例したデータとして扱うことができる。 The light position detection element 424 is a position detection semiconductor element (PSD) that can detect the position of the reflected spot light.
The basic structure of the optical position detection element 424 is a PIN structure having one joint surface.
FIG. 7 is a cross-sectional structure diagram showing the operation principle of the optical position detection element 424. As shown in FIG.
The joining surface is relatively large (for example, 1 mm × 3 mm), and a pair of photocurrent extraction electrodes (X1, X2) are formed at both ends of the P layer, which is the light receiving surface of the uniform planar joining layer. A common electrode is formed on the N layer on the back surface.
When spot light hits the light receiving surface, electric charges are generated and reach the electrodes (X1, X2) at both ends as photocurrent, and this photocurrent is the distance from the position of the spot light (incident light) to the electrodes (X1, X2). And is output from the electrodes (X1, X2) at both ends. The output current values (I _X1 , I _X2 ) are current values corresponding to the position of the center of gravity of the spot light, and the current extracted from the electrodes (X1, X2) performs the necessary calculation to obtain the position of the spot light. Can be handled as data proportional to

上述した動作原理の通り、光位置検出素子４２４に入射するスポット光の重心位置を検出するためには、両端の電極（Ｘ１，Ｘ２）より出力される光電流（Ｉ_Ｘ１，Ｉ_Ｘ２）について、電流電圧変換、差動増幅を行う回路が必要となる。このときの入射位置換算は下記（式１）により行うことができる。図８は受光面及びその入射位置換算の説明図である。 In order to detect the position of the center of gravity of the spot light incident on the light position detecting element 424 as described above, the photocurrents (I _X1 , I _X2 ) output from the electrodes (X1, X2) at both ends are A circuit that performs current-voltage conversion and differential amplification is required. The incident position conversion at this time can be performed by the following (Formula 1). FIG. 8 is an explanatory view of the light receiving surface and its incident position.

電流電圧変換回路としては、光電流のような微弱な電流を実用的な電圧信号に変換するオペアンプを用いたトランスインピーダンス方式の電流電圧変換回路が好適に使用される（図９参照）。
図９において、オペアンプの反転入力端子に入力される微弱な電流Ｉは、全て帰還抵抗Ｒ_ｆを通じてオペアンプの出力側へと流れ、帰還抵抗には−Ｉ×Ｒ_ｆの電圧が発生する。この場合、トランスインピーダンスゲインの絶対値はＲ_ｆの値と等しくなる。 As the current-voltage conversion circuit, a transimpedance current-voltage conversion circuit using an operational amplifier that converts a weak current such as a photocurrent into a practical voltage signal is preferably used (see FIG. 9).
9, the weak current I is input to the inverting input terminal of the operational amplifier flows to the output side of the operational amplifier through all the feedback resistor R _f, voltage -I × R _f is generated in the feedback resistor. In this case, the absolute value of the transimpedance gain is equal to the value of _Rf .

差動増幅回路としては、差動入力でシングルエンド出力をもった閉ループ・ゲインブロックである計装アンプ（instrumentation amplifier）が好適に使用される。図１０に一般的な計装アンプの内部回路図および動作原理を示す。
計装アンプ回路の入力バッファは対称な２つのオペアンプであり、入力電圧は単位利得のみをとる。後段では各バッファからの出力を差動増幅回路で減算し、差分電圧だけが出力されて同相電圧は遮断される。通常、計装アンプはパッケージに内蔵される帰還抵抗ネットワークと１個の外付け利得設定抵抗R_ｇから構成される。これはオペアンプと異なり一体構造として構成されたチップである。 As the differential amplifier circuit, an instrumentation amplifier which is a closed loop gain block having a differential input and a single-ended output is preferably used. FIG. 10 shows an internal circuit diagram and operation principle of a general instrumentation amplifier.
The input buffer of the instrumentation amplifier circuit is two symmetrical operational amplifiers, and the input voltage takes only unity gain. In the subsequent stage, the output from each buffer is subtracted by the differential amplifier circuit, and only the differential voltage is output, and the common-mode voltage is cut off. Usually, instrumentation amplifier consists feedback resistor network and one external gain setting resistors R _g built in the package. Unlike an operational amplifier, this is a chip configured as an integral structure.

上述したようにスポット光の重心位置に応じた光電流が光位置検出素子４２４から出力され、この光電流は上記したトランスインピーダンス方式の電流電圧変換回路により電圧に変換される。図１１は非接触型変位検出手段４の一例を示す回路図であり、図１２は非接触型変位検出手段４用の電源回路の一例を示す回路図である。 As described above, a photocurrent corresponding to the position of the center of gravity of the spot light is output from the optical position detection element 424, and this photocurrent is converted into a voltage by the above-described transimpedance current-voltage conversion circuit. FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of the non-contact type displacement detecting means 4, and FIG. 12 is a circuit diagram showing an example of a power supply circuit for the non-contact type displacement detecting means 4.

光位置検出に対しては光位置検出素子４２４の分解能は高い（理論的には無限小である）。しかし、実際の入射位置と差動演算で求められる位置についてはシート表面の状態によっては誤差が大きくなる。但し、ここで求められる入射位置は光束の大きさや形状、光量に影響されない。また光スポットのピントが合っていなくても検出面範囲内で一様に拡がっている場合、位置検出に影響はない。
しかし、光位置検出素子４２４では光スポット全体の光量重心位置のみの情報しか得られないため、真の入射位置との誤差が生じやすい。従って、真の入射位置との誤差を小さくするために、受光部４２に用いる受光素子として光位置検出素子４２４に代えて一次元イメージセンサ（ＣＣＤ等）を使用してもよい。
一次元イメージセンサは、光位置検出素子に比べて分解能に制限があるが、セルごとの受光量を検出することができるため、シート表面の色むらや表面状態の影響を受けずに正確に光量のピーク位置と光量分布を検出することができる。
図１３に光位置検出素子による方式（PSD方式）と一次元イメージセンサによる方式のスポット光量分布による誤差を示す。 For the optical position detection, the resolution of the optical position detection element 424 is high (theoretically infinitesimal). However, the actual incident position and the position obtained by differential calculation have a large error depending on the state of the sheet surface. However, the incident position obtained here is not affected by the size, shape, or light quantity of the light beam. Further, even if the light spot is not in focus, the position detection is not affected if the light spot extends uniformly within the detection surface range.
However, since the light position detecting element 424 can only obtain information on the center of gravity position of the entire light spot, an error from the true incident position is likely to occur. Therefore, in order to reduce the error from the true incident position, a one-dimensional image sensor (CCD or the like) may be used as the light receiving element used in the light receiving unit 42 instead of the light position detecting element 424.
One-dimensional image sensors have limited resolution compared to optical position detection elements, but can detect the amount of light received by each cell, so the amount of light can be accurately measured without being affected by uneven color on the sheet surface or surface conditions. The peak position and the light quantity distribution can be detected.
FIG. 13 shows an error due to spot light amount distribution between the method using the optical position detection element (PSD method) and the method using the one-dimensional image sensor.

信号取り込み解析部１０は、インフラサウンド検出部１から出力された信号が入力されるＡＤボード１０１と、ＡＤボード１０１によりＡ／Ｄ変換されたデジタル信号を取り込むパソコン１０２とからなる。パソコン１０２では、ソフトウェアによって取り込まれたデータを相関解析し、インフラサウンドの到来方向と速度を計算して、インフラサウンド測定結果を得る。 The signal capture analysis unit 10 includes an AD board 101 to which a signal output from the infra sound detection unit 1 is input, and a personal computer 102 that captures a digital signal A / D converted by the AD board 101. The personal computer 102 performs correlation analysis on the data captured by the software, calculates the arrival direction and speed of the infra sound, and obtains the infra sound measurement result.

図１４はインフラサウンド検出部１の第二実施形態を示す図であり、図１５はその分解構成図（非接触型変位検出手段は省略）である。
第二実施形態のインフラサウンド検出部１は、シート上面固定板６１と容器下面固定板６２によって挟持されている。以下、第二実施形態について説明を行うが、第一実施形態と同一の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。 FIG. 14 is a diagram showing a second embodiment of the infra sound detection unit 1, and FIG. 15 is an exploded configuration diagram thereof (non-contact displacement detection means is omitted).
The infra sound detection unit 1 of the second embodiment is sandwiched between the sheet upper surface fixing plate 61 and the container lower surface fixing plate 62. Hereinafter, although 2nd embodiment is described, about the same structure as 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

固定板６は、シート上面固定板６１と容器下面固定板６２とが対になっている。
固定板６には、容器２の近傍であって、シート上面固定板６１と容器下面固定板６２の夫々対応する位置に複数の貫通孔６３が形成されている。図１５では３箇所の貫通孔６３がシート上面固定板６１と容器下面固定板６２に夫々に設けられているが、３箇所に限定されず４箇所以上でもよい。一方、２箇所以下であると、容器２を密封しにくくなるため好ましくない。
シート上面固定板６１と容器下面固定板６２の貫通孔６３にボルト７を挿通し、ナット８で上下から締結することにより、容器２とシート３が図１４に示す通りシート上面固定板６１と容器下面固定板６２とにより狭持される。シート上面固定板６１と容器下面固定板６２をボルト７とナット８により締め付けることで容器２とシート３との間をより確実に密封することができる。 The fixing plate 6 is a pair of a sheet upper surface fixing plate 61 and a container lower surface fixing plate 62.
A plurality of through holes 63 are formed in the fixing plate 6 in the vicinity of the container 2 and at positions corresponding to the sheet upper surface fixing plate 61 and the container lower surface fixing plate 62, respectively. In FIG. 15, three through holes 63 are provided in the sheet upper surface fixing plate 61 and the container lower surface fixing plate 62, respectively, but the number is not limited to three and may be four or more. On the other hand, it is not preferable that the number is 2 or less because it is difficult to seal the container 2.
The bolts 7 are inserted into the through holes 63 of the sheet upper surface fixing plate 61 and the container lower surface fixing plate 62 and fastened with nuts 8 from above and below, so that the container 2 and the sheet 3 are connected to the sheet upper surface fixing plate 61 and the container as shown in FIG. It is pinched by the lower surface fixing plate 62. By tightening the sheet upper surface fixing plate 61 and the container lower surface fixing plate 62 with bolts 7 and nuts 8, the space between the container 2 and the sheet 3 can be more reliably sealed.

容器２とシート３との間には、図１５に示す通り、さらにドーナツ形の密封用パッキン３２が設けられていることが好ましい。シート３と容器２との間に隙間が形成されるのを防止することができ、シート３と容器２をより確実に密封することができるからである。
シート３と容器２との間を確実に密封することにより、容器内の空気が容器外へ漏れることを防止することができ、容器内の圧力に対する容器外の空気圧の変化を確実に膜面３１に伝達することができ、インフラサウンド検出部の信頼性を向上させることができる。 As shown in FIG. 15, a donut-shaped sealing packing 32 is preferably provided between the container 2 and the sheet 3. This is because the formation of a gap between the sheet 3 and the container 2 can be prevented, and the sheet 3 and the container 2 can be more reliably sealed.
By securely sealing between the sheet 3 and the container 2, it is possible to prevent the air in the container from leaking out of the container, and to reliably change the air pressure outside the container with respect to the pressure in the container. Therefore, the reliability of the infra sound detection unit can be improved.

容器２と密封用パッキン３２との間の縁部２３（図３参照）に、グリスやワセリン等を塗布することが好ましい。密封用パッキン３２と容器２との間をより確実に密封することができるからである。 It is preferable to apply grease, petrolatum or the like to the edge portion 23 (see FIG. 3) between the container 2 and the sealing packing 32. This is because the space between the sealing packing 32 and the container 2 can be more reliably sealed.

シート上面固定板６１には、容器２の開口部２１において、容器２の開口部２１の外縁部２４（図３参照）より一回り小さい切り抜き孔６４が設けられている。これにより、シート上面固定板６１が膜面３１と接触せず、膜面３１が上下するときにシート上面固定板６１の存在によりその動きが妨げられることがない。また、容器２の開口部２１の縁部２３とシート上面固定板６１によりシート３が挟持されるため、容器２とシート３との間を密封することができる。
一方、容器２の開口部２１の外縁部２４よりも切り抜き孔６４が大きい場合は、開口部２１の面積が広く、底部２２の面積が狭いコップ状の容器２を使用した時にはシート上面固定板６１と容器下面固定板６２によって容器２とシート３を挟持することができず、好ましくない。 The sheet upper surface fixing plate 61 is provided with a cutout hole 64 at the opening 21 of the container 2 that is slightly smaller than the outer edge 24 (see FIG. 3) of the opening 21 of the container 2. Accordingly, the sheet upper surface fixing plate 61 does not come into contact with the film surface 31, and the movement of the sheet upper surface fixing plate 61 is not hindered by the presence of the sheet upper surface fixing plate 61 when the film surface 31 moves up and down. Further, since the sheet 3 is sandwiched between the edge 23 of the opening 21 of the container 2 and the sheet upper surface fixing plate 61, the space between the container 2 and the sheet 3 can be sealed.
On the other hand, when the cutout hole 64 is larger than the outer edge 24 of the opening 21 of the container 2, the sheet upper surface fixing plate 61 is used when the cup-shaped container 2 having a large area of the opening 21 and a small area of the bottom 22 is used. In addition, the container 2 and the sheet 3 cannot be held by the container lower surface fixing plate 62, which is not preferable.

切り抜き孔６４は、容器２の開口部２１の内縁部２５（図３参照）より一回り大きいことが好ましい。シート上面固定板６１がシート３を密封しつつ膜面３１をより広く確保することができ、インフラサウンド検出部１の感度を向上させることができるからである。 The cutout hole 64 is preferably slightly larger than the inner edge 25 (see FIG. 3) of the opening 21 of the container 2. This is because the sheet upper surface fixing plate 61 can secure the wider film surface 31 while sealing the sheet 3, and can improve the sensitivity of the infra sound detection unit 1.

シート３とシート上面固定板６１との間には、図１５に示すように、ドーナツ形の弾性部材３３が設けられていることが好ましい。弾性部材３３が設けられていることにより、上面に配置された固定板に切り抜き孔を開けた場合にバリ等が発生したとしても、固定板によって容器とシートを挟持したときにバリの部分が弾性部材で吸収され、寸法誤差を防止することができる。また、シートと固定板が直接接触することがないため、シートが破損するのを防止することができる。
弾性部材３３の材質としては、天然樹脂、合成樹脂等を用いることができる。
尚、シート上面固定板６１に切り抜き孔６４を設ける際に、バリ等が発生せず、または発生したとしてもやすりがけ等により除去し、シート３を損傷する可能性がない場合は、当該弾性部材３３を省略することができる。 A donut-shaped elastic member 33 is preferably provided between the sheet 3 and the sheet upper surface fixing plate 61 as shown in FIG. By providing the elastic member 33, even if a burr or the like is generated when a cutout hole is formed in the fixed plate disposed on the upper surface, the burr portion is elastic when the container and the sheet are sandwiched by the fixed plate. Absorbed by the member, dimensional error can be prevented. Further, since the sheet and the fixing plate are not in direct contact, it is possible to prevent the sheet from being damaged.
As a material of the elastic member 33, natural resin, synthetic resin, or the like can be used.
When the cutout hole 64 is provided in the sheet upper surface fixing plate 61, if the burrs or the like are not generated, or if they are generated, they are removed by sanding or the like and there is no possibility of damaging the sheet 3, the elastic member 33 can be omitted.

密封用パッキン３２、弾性部材３３にはシート上面固定板６１に設けられた切り抜き孔６４と同一の孔が設けられる。
シート３、密封用パッキン３２、弾性部材３３の容器２の開口部２１の縁部２３からはみ出る部分については、切り取ってもよいし、そのままにしてもよい。 The sealing packing 32 and the elastic member 33 are provided with the same hole as the cutout hole 64 provided in the sheet upper surface fixing plate 61.
About the part which protrudes from the edge 23 of the opening part 21 of the sheet | seat 3, the sealing packing 32, and the elastic member 33 of the container 2, you may cut off and may leave as it is.

上記第二実施形態について、シート上面固定板６１と容器下面固定板６２をボルト７とナット８とによって狭持する形態について説明を行ったが、挟持する手段はボルトとナットには限定されず、例えば、固定板６にはボルト７用の貫通孔６３は設けず、シート上面固定板６１と容器下面固定板６２の端部において複数箇所を万力によって狭持することもできる。 About the said 2nd embodiment, although the form which clamps the sheet | seat upper surface fixing plate 61 and the container lower surface fixing plate 62 with the volt | bolt 7 and the nut 8 was demonstrated, the means to clamp is not limited to a volt | bolt and a nut, For example, the fixing plate 6 is not provided with the through holes 63 for the bolts 7, and a plurality of locations can be held by a vise at the ends of the sheet upper surface fixing plate 61 and the container lower surface fixing plate 62.

以下、本発明の実施例を示すことにより本発明の効果を明確とするが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although the effect of the present invention will be clarified by showing examples of the present invention, the present invention is not limited to the following examples.

（インフラサウンド検出部の作製）
容器として、開口部φ１００ｍｍ×高さ１１０ｍｍ、容積１×１０^６ｍｍ^３のステンレス製の有底円筒状容器を使用し、その外周に断熱用のウレタンを巻き付けた。容器の側面の高さ２ｃｍの位置にピンホール用の孔を開けた。このピンホール用の孔に医療用注射針（テルモ注射針22Ｇ 1’1/2（φ0.70ｍｍ×37ｍｍ））を差し込んでピンホールとした。 (Production of infra sound detector)
A stainless steel bottomed cylindrical container having an opening φ100 mm × height 110 mm and a volume 1 × 10 ⁶ mm ³ was used as the container, and urethane for heat insulation was wound around the outer periphery thereof. A hole for a pinhole was made at a position of 2 cm in height on the side of the container. A medical injection needle (Terumo injection needle 22G 1′1 / 2 (φ0.70 mm × 37 mm)) was inserted into the pinhole hole to form a pinhole.

シートとして、市販のアルミニウムが蒸着されたポリプロピレンシートを使用し、容器の開口部を覆う程度の大きさに切断した。密封用パッキンは、通常のゴム板（縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ０．５ｍｍ）を使用した。中央部には孔（φ９０ｍｍ）を開け、シートと同一の大きさに切断することにより確実に密封用パッキンが容器の縁部に重なるようにした。
容器の縁部に密封用パッキンを重ね、その上にシートを重ね、シートの上方に図５に示すように非接触型変位検出手段を配置した。投光部としては半導体レーザからなる赤色レーザポインタ（LM−１０２／１０１−Ａ２ WENTA ELECTRONIC社製）を使用し、光位置検出素子としては一次元ＰＳＤ素子（Ｓ３９７９浜松ホトニクス社製）を使用した。光位置検出素子に接続される回路は、図９〜図１２に示した構造のものを使用した。 A commercially available polypropylene sheet on which aluminum was vapor-deposited was used, and the sheet was cut into a size enough to cover the opening of the container. As the sealing packing, a normal rubber plate (length 10 cm × width 10 cm × thickness 0.5 mm) was used. A hole (φ90 mm) was made in the central part and cut into the same size as the sheet to ensure that the sealing packing overlapped the edge of the container.
Sealing packing was stacked on the edge of the container, a sheet was stacked thereon, and non-contact type displacement detecting means was disposed above the sheet as shown in FIG. A red laser pointer (LM-102 / 101-A2 WENTA ELECTRONIC) made of a semiconductor laser was used as the light projecting unit, and a one-dimensional PSD element (S3979 manufactured by Hamamatsu Photonics) was used as the light position detecting element. As a circuit connected to the optical position detection element, one having the structure shown in FIGS. 9 to 12 was used.

固定板として、縦１５ｃｍ×横１５ｃｍのアルミ板を２枚使用した。シート上面固定板は厚み３ｍｍ、容器下面固定板は厚み５ｍｍとした。固定板同士を重ね合わせて、容器を中心として容器と重ならない位置に、１２０°間隔で３箇所、ボルト用の６ｍｍの孔を開けた。シート上面固定板には切り抜き孔（φ９０ｍｍ）を開けた。
弾性部材として通常のゴム板（縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ０．５ｍｍ）を使用し、中央部には孔（φ９０ｍｍ）を開け、容器の縁部に重ねた。
容器下面固定板の下面から上面方向へ高さ１０ｃｍのボルト（Ｍ６）を３箇所挿通し、容器下面固定板の上面に容器を載置し、シートにさらに弾性部材を重ねた。その後、３箇所のボルトを貫通孔に通しつつシート上面固定板を弾性部材の上に重ねた。最後に、３箇所のボルトをナットによって締結し、一対の固定板によってシートを狭持した。 Two aluminum plates 15 cm long x 15 cm wide were used as fixed plates. The sheet upper surface fixing plate had a thickness of 3 mm, and the container lower surface fixing plate had a thickness of 5 mm. The fixing plates were overlapped with each other, and 6 mm holes for bolts were opened at three positions at intervals of 120 ° at positions where the container did not overlap with the container as the center. Cutout holes (φ90 mm) were made in the sheet upper surface fixing plate.
A normal rubber plate (vertical 10 cm × width 10 cm × thickness 0.5 mm) was used as the elastic member, and a hole (φ90 mm) was opened in the center and overlapped on the edge of the container.
Three bolts (M6) having a height of 10 cm were inserted from the lower surface of the container lower surface fixing plate into the upper surface direction, the container was placed on the upper surface of the container lower surface fixing plate, and an elastic member was further stacked on the sheet. Thereafter, the sheet upper surface fixing plate was placed on the elastic member while passing three bolts through the through holes. Finally, three bolts were fastened with nuts, and the sheet was pinched by a pair of fixing plates.

（インフラサウンド測定装置の作製）
上記したように作製したインフラサウンド検出部を、ＡＤボード（ＡＤＸ８５−１０００ＣＬ株式会社サヤ製）及びパソコンからなる信号取り込み解析部と接続し、本発明に係るインフラサウンド測定装置とした。ＡＤボードの測定時に使用したレンジは16bit A/Dコンバータ±2.5Ｖレンジであり、サンプリング周波数は２００Ｈｚである。 (Production of infra sound measuring device)
The infra-sound detection unit produced as described above was connected to a signal acquisition analysis unit consisting of an AD board (ADX85-1000CL, manufactured by Saya Co., Ltd.) and a personal computer, and an infra-sound measurement device according to the present invention was obtained. The range used when measuring the AD board is a 16-bit A / D converter ± 2.5 V range, and the sampling frequency is 200 Hz.

（インフラサウンドの測定試験）
作製したインフラサウンド測定装置を高知工科大学キャンパス内に設置してインフラサウンドの測定を行った。測定装置は上蓋付きの有底ケース内に収容し、ケースの側面から放射状に延びるように、３ｍ長の小孔が無数にあいている８本の園芸用ポーラスパイプ（スプリンクラー用）を接続した。これらのパイプは、測定周波数域に比べ高周波や局所的な風などによるノイズをキャンセルするための構造的ローパスフィルタの役割を果たす。 (Infrasound measurement test)
The infrasound measurement device was installed on the Kochi University of Technology campus to measure infrasound. The measuring device was housed in a bottomed case with an upper lid, and eight horticultural porous pipes (for sprinklers) with innumerable small holes 3 m long were connected so as to extend radially from the side of the case. These pipes serve as a structural low-pass filter for canceling noise due to high frequencies and local winds compared to the measurement frequency range.

測定は２００９年２月５日〜９日までの４日間行った。この期間の２月９日７時４６分頃に浅間山（群馬県と長野県の県境、標高２５６８ｍ）にてごく小規模な噴火が発生した。
図１６〜図１９に２００９年２月９日７時４５分５０秒〜同９時２５分５０秒までの計１００分間に測定された連続波形を時間順に示す。高周波の変動を除くため、２００サンプル（１秒間）の移動平均の波形（黄色又は白色の線）を併せて示した。波形後半の９時００分過ぎからの波型消失（測定レンジ±2.5Ｖを振り切っている）は、低気圧の接近によると推察される。 The measurement was performed for 4 days from February 5 to 9, 2009. During this period, a very small eruption occurred at 7:46 on February 9 at Mt. Asama (Gunma and Nagano prefectures, 2568m above sea level).
16 to 19 show the continuous waveforms measured in 100 minutes from February 9, 2009, 7:45:50 to 9:25:50, in the order of time. In order to eliminate high-frequency fluctuations, a moving average waveform (yellow or white line) of 200 samples (1 second) is also shown. The disappearance of the wave shape after 9:00 in the latter half of the waveform (measurement range ± 2.5 V is swung out) is presumed to be due to the approach of low pressure.

（考察）
浅間山は高知工科大学より直線距離にて５３６ｋｍ離れている。当日の天気状況に近い気温５℃における音速３３４．５５ｍ／ｓを仮定すると、７時４６分頃の噴火から２６．７分後の８時１２分過ぎに噴火によるインフラサウンドの到来が予想される。
図２０に到来予想時刻付近の８時９分５０秒〜８時１３分５０秒までの測定波形の拡大を示す。図２０には、環境ノイズとは異なる急峻波形と相対的に遅れてくる波形として、２つの空振と思われる波形（２箇所の矢印部分）を確認できる。また、同時間範囲内のパワースペクトラム（図２１参照）でも空振周波数（２箇所の矢印部分）を確認できる。
図２２には同時間範囲のダイナミックスペクトルを示し、図２３にはその周波数範囲０Ｈｚ〜１．５Ｈｚ部分を拡大したダイナミックスペクトル（左）とその２値化画像（右）を示す。
図２３のダイナミックスペクトルより、１Ｈｚ以下の周波数範囲にのみ本発明の測定装置の検出感度があることが確認できる。
先行の０．１５Ｈｚ帯の波は衝撃波、相対的に後ろにずれた０．０５Ｈｚ帯の波は膨張波とみることができる、この２つの空振は噴火による空振の可能性が高いと考えられる。
従って、本発明に係るインフラサウンド測定装置によれば、火山噴火により生じるインフラサウンド（空振）を測定できることが確認された。 (Discussion)
Asama is 536 km away from Kochi University of Technology in a straight line. Assuming a sound velocity of 334.55 m / s at a temperature of 5 ° C., which is close to the weather conditions of the day, the arrival of infrastructure sound due to the eruption is expected after 8:12, 26.7 minutes after the eruption around 7:46. .
FIG. 20 shows an enlargement of the measured waveform from 8: 9: 50 to 8:13:50 near the expected arrival time. In FIG. 20, two waveforms (two arrow portions) that are considered to be idling can be confirmed as a waveform that is relatively delayed from a steep waveform different from the environmental noise. Also, the vibration frequency (two arrow portions) can be confirmed even in the power spectrum (see FIG. 21) within the same time range.
FIG. 22 shows a dynamic spectrum in the same time range, and FIG. 23 shows a dynamic spectrum (left) obtained by enlarging the frequency range of 0 Hz to 1.5 Hz and a binarized image (right).
From the dynamic spectrum shown in FIG. 23, it can be confirmed that the detection sensitivity of the measuring apparatus of the present invention exists only in the frequency range of 1 Hz or less.
The preceding 0.15 Hz band wave can be regarded as a shock wave, and the relatively shifted 0.05 Hz band wave can be regarded as an expansion wave. These two air vibrations are considered to have a high possibility of air vibration due to eruptions. It is done.
Therefore, according to the infra sound measuring apparatus according to the present invention, it was confirmed that infra sound (air vibration) generated by volcanic eruption can be measured.

本発明に係るインフラサウンド測定装置は、火山噴火や雷等の自然現象、核実験等の人工爆発現象を監視・測定するために好適に使用することができる。また、低周波振動センサとして環境計測のために、例えば高速鉄道等のトンネル突入時にトンネル出口側で発生する微気圧波、工場等周辺の低周波騒音の測定、大規模土砂災害等の監視のために好適に使用することができる。 The infrasound measuring device according to the present invention can be suitably used for monitoring and measuring natural phenomena such as volcanic eruptions and lightning, and artificial explosions such as nuclear tests. Also, as a low-frequency vibration sensor, for environmental measurement, for example, micro-pressure waves generated at the tunnel exit side when entering a tunnel such as a high-speed railway, low-frequency noise around a factory, monitoring large-scale sediment disasters, etc. Can be suitably used.

１インフラサウンド検出部
２容器
３シート
３１シート表面（膜面）
４非接触型変位検出手段
４１投光部
４２受光部
４２４光位置検出素子
５ピンホール
５０小孔
５１接続管
５２小径管 1 Infrasound detector 2 Container 3 Sheet 31 Sheet surface (film surface)
4 Non-contact type displacement detecting means 41 Light projecting part 42 Light receiving part 424 Light position detecting element 5 Pinhole 50 Small hole 51 Connection pipe 52 Small diameter pipe

Claims

A container having an opening;
A sheet extended so as to cover the opening;
An infrasound measuring device comprising: a non-contact type displacement detecting means for detecting non-contact displacement due to vibration of the sheet surface.

The non-contact displacement detecting means is
A light projecting unit for irradiating the surface of the sheet with spot light;
The infrasound measuring device according to claim 1, further comprising a light receiving unit that receives light reflected from or scattered by the surface of the sheet and converted into an electric signal.

The infrasound measuring apparatus according to claim 2, wherein the light receiving unit includes an optical position detecting element.

The infra-sound measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the container is provided with a pinhole.

The pinhole is detachably attached to a connecting pipe that is hermetically connected to the outer surface of the container so that one end communicates with a small hole provided in the container, and the other end of the connecting pipe The infra-sound measuring device according to claim 4, wherein the infra-sound measuring device comprises a small-diameter pipe having an inner cross-sectional area smaller than that of the connecting pipe.