JP2011242246A

JP2011242246A - 地震加速度の検出方法

Info

Publication number: JP2011242246A
Application number: JP2010114309A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Shiozawa; 龍雄塩沢
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】従来の地震加速度の検出方法は、地震加速度を加速度計のみで検出しているので、地震による地面の歪みによって加速度計の加速度入力軸が水平方向に対して傾斜した場合に、検出される加速度に重力加速度成分が含まれてしまう。
【解決手段】本発明による地震加速度の検出方法は、演算部によって、加速度入力軸２ａの水平方向１１に対する傾斜角度θをジャイロによって検出された角速度から求めるとともに、加速度計の出力加速度２０に含まれる重力加速度成分２２を傾斜角度θから求め、出力加速度２０から重力加速度成分２２を減算することで水平方向１１に沿う地震加速度２１を求める構成である。
【選択図】図３

Description

本発明は、地震加速度の検出方法に関し、特に、ジャイロによって検出された角速度から加速度入力軸の水平方向に対する傾斜角度を求めるとともに、加速度計の出力加速度に含まれる重力加速度成分を傾斜角度から求め、出力加速度から重力加速度成分を減算することで水平方向に沿う地震加速度を求めるように構成することで、検出される加速度から重力加速度成分を除去でき、より高精度で地震加速度を検出できるようにするための新規な改良に関するものである。

従来用いられていたこの種の地震加速度の検出方法としては、例えば特許文献１等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、地震加速度の検出方法は、地震加速度を加速度計のみで検出している。

特開２００７−１９８８１３号公報

上記のような従来の地震加速度の検出方法では、地震加速度を加速度計のみで検出しているので、地震による地面の歪みによって加速度計の加速度入力軸が水平方向に対して傾斜した場合に、検出される加速度に重力加速度成分が含まれてしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、検出される加速度から重力加速度成分を除去でき、より高精度で地震加速度を検出できる地震加速度の検出方法を提供することである。

本発明に係る地震加速度の検出方法は、地震発生時の揺れによって生じる加速度を加速度計によって検出するとともに、前記加速度計の加速度入力軸に直交する軸回りの角速度をジャイロによって検出し、前記加速度計及び前記ジャイロに接続された演算部によって、前記加速度入力軸の水平方向に対する傾斜角度を前記角速度から求めるとともに、前記加速度計の出力加速度に含まれる重力加速度成分を前記傾斜角度から求め、前記出力加速度から前記重力加速度成分を減算することで水平方向に沿う地震加速度を求める構成である。

本発明の地震加速度の検出方法によれば、演算部によって、加速度入力軸の水平方向に対する傾斜角度を角速度から求めるとともに、加速度計の出力加速度に含まれる重力加速度成分を傾斜角度から求め、出力加速度から重力加速度成分を減算することで水平方向に沿う地震加速度を求める構成であるので、検出される加速度から重力加速度成分を除去でき、より高精度で地震加速度を検出できる。

本発明の実施の形態１による地震加速度検出器を示すブロック図である。図１の加速度計とジャイロとの関係を示す斜視図である。地震時の図１の地震加速度検出器の状態を示す説明図である。図１の地震加速度検出器による地震加速度の検出方法の具体例を示す説明図である。４の例とは異なる地震加速度の検出方法の具体例を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による地震加速度検出器１を示すブロック図であり、図２は、図１の加速度計２及びジャイロ３の入力軸の関係を示す斜視図である。図１において、地震加速度検出器１の筐体内には、加速度計２、ジャイロ３、及び演算部４が一体に設けられている。図２に示すように、加速度計２は、１軸の加速度入力軸２ａに沿う加速度を検出するセンサである。ジャイロ３は、加速度入力軸２ａに直交するジャイロ入力軸３ａ回りの角速度を検出するセンサである。演算部４は、加速度計２及びジャイロ３に接続されており、これら加速度計２及びジャイロ３の出力信号に基づいて地震加速度を検出するものである。

次に、図３は、地震時の図１の地震加速度検出器１の状態を示す説明図である。図において、地震加速度検出器１は、地面１０上に設置されている。周知のように、地震が発生した際には、地面１０は僅かながら歪む。この地面１０の歪みによって、加速度計２の加速度入力軸２ａが水平方向１１に対して傾斜してしまう。このため、加速度計２の出力加速度２０には、水平方向１１に沿う地震加速度２１に加えて、重力加速度成分２２が含まれる。

図１の演算部４は、加速度入力軸２ａの水平方向１１に対する傾斜角度θを、ジャイロ３によって検出された角速度から求める。また、演算部４は、出力加速度２０に含まれる重力加速度成分２２を、求めた傾斜角度θから求める。さらに、演算部４は、出力加速度２０から重力加速度成分２２を減算することで水平方向に沿う地震加速度２１を求める。これにより、地面１０の歪みによって生じる誤差である重力加速度成分２２を除去して、地震加速度２１のみを検出できる。

次に、図４は、図１の地震加速度検出器１による地震加速度の検出方法の具体例を示す説明図である。図において、地震発生時の揺れによって生じる加速度が加速度計２によって検出されるとともに（ステップＳ１）、加速度計２の加速度入力軸２ａに直交するジャイロ入力軸３ａ回りの角速度がジャイロ３によって検出される（ステップＳ２）。

ジャイロ３からの角速度信号は、ハイパスフィルタを通過される（ステップＳ３）。これにより、角速度信号に含まれるバイアス誤差が除去される。その次に、ハイパスフィルタを通過された角速度信号が時間積分されて、傾斜角度θが求められる（ステップＳ４）。傾斜角度θが求められると、ｇ×ｓｉｎθの演算が行われて、重力加速度成分２２が求められる（ステップＳ５）。但し、ｇは重力加速度である。その次に、求められた重力加速度成分２２が出力加速度２０から減算されて、地震加速度２１が求められる（ステップＳ６）。

次に、図５は、図４の例とは異なる地震加速度の検出方法の具体例を示す説明図である。図に示すように、フィードバックループを使用して地震加速度２１を求めることもできる。但し、図中のｇは重力加速度であり、Ｒは地球の半径であり、Ｋ１，Ｋ２は所与の定数である。

このような地震加速度の検出方法によれば、演算部４によって、加速度入力軸２ａの水平方向１１に対する傾斜角度θを角速度から求めるとともに、加速度計２の出力加速度２０に含まれる重力加速度成分２２を傾斜角度θから求め、出力加速度２０から重力加速度成分２２を減算することで水平方向１１に沿う地震加速度２１を求めるので、検出される加速度から重力加速度成分２２を除去でき、より高精度で地震加速度２１を検出できる。

２加速度計
２ａ加速度入力軸
３ジャイロ
４演算部
１１水平方向
２０出力加速度
２１地震加速度
２２重力加速度成分
θ 傾斜角度

Claims

地震発生時の揺れによって生じる加速度を加速度計（２）によって検出するとともに、前記加速度計（２）の加速度入力軸（２ａ）に直交する軸回りの角速度をジャイロ（３）によって検出し、
前記加速度計（２）及び前記ジャイロ（３）に接続された演算部（４）によって、前記加速度入力軸（２ａ）の水平方向（１１）に対する傾斜角度（θ）を前記角速度から求めるとともに、前記加速度計（２）の出力加速度（２０）に含まれる重力加速度成分（２２）を前記傾斜角度（θ）から求め、前記出力加速度（２０）から前記重力加速度成分（２２）を減算することで水平方向（１１）に沿う地震加速度（２１）を求める
ことを特徴とする地震加速度の検出方法。