JP3097173B2 - Seismic sensor - Google Patents

Seismic sensor

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JP3097173B2
JP3097173B2 JP03115572A JP11557291A JP3097173B2 JP 3097173 B2 JP3097173 B2 JP 3097173B2 JP 03115572 A JP03115572 A JP 03115572A JP 11557291 A JP11557291 A JP 11557291A JP 3097173 B2 JP3097173 B2 JP 3097173B2
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、振動センサを用いて地
震の発生を検知する感震器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a seismic sensor for detecting occurrence of an earthquake using a vibration sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は従来例による感震器の概略構成を
示すブロック図である。従来の感震器51は容量変化型
の振動センサ52と信号処理回路53とからなり、振動
センサ52は振動を検知し、電極間の容量変化として信
号処理回路53へセンサ出力を出力している。信号処理
回路53では、振動センサ52のセンサ出力から振動波
形をとり出し、ICカードやメモリ等に記憶している地
震波データと比較してその振動波形を解析し、検知され
た振動が地震か、地震以外の振動かを判断している。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional seismic sensor. The conventional seismic device 51 includes a capacitance change type vibration sensor 52 and a signal processing circuit 53. The vibration sensor 52 detects vibration and outputs a sensor output to the signal processing circuit 53 as a change in capacitance between electrodes. . The signal processing circuit 53 extracts a vibration waveform from the sensor output of the vibration sensor 52, compares the vibration waveform with seismic wave data stored in an IC card, a memory, or the like, and analyzes the vibration waveform. We judge whether it is vibration other than earthquake.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、感震器
に用いられている振動センサは、細いビームによって支
持されたマス部に設けられた可動電極と、可動電極に対
向して設けられた固定電極とを有しており、振動を感じ
るとビームが撓んでマス部が変位し、可動電極と固定電
極との間の電極間容量の変化がセンサ出力として出力さ
れるものである(図2参照)。
However, a vibration sensor used for a seismic sensor has a movable electrode provided on a mass supported by a thin beam and a fixed electrode provided opposite to the movable electrode. When a vibration is sensed, the beam bends and the mass is displaced, and a change in interelectrode capacitance between the movable electrode and the fixed electrode is output as a sensor output (see FIG. 2). .

【0004】振動センサはビーム部分が非常に弱い構造
となっており、振動が発生する度にビームに大きなスト
レスが発生する。このため、長時間使用した場合や限度
以上の衝撃が加わった場合には、ビーム部分が壊れた
り、センサとしての特性が変化することがあった。この
結果、感震器が誤動作し、地震が発生しても地震出力が
出力されず、重大な被害を引き起こす恐れがあった。
[0004] The vibration sensor has a structure in which the beam portion is very weak, and a large stress is generated in the beam every time vibration occurs. Therefore, when used for a long time or when an impact exceeding the limit is applied, the beam portion may be broken or the characteristics as a sensor may be changed. As a result, the seismic sensor malfunctions, and even if an earthquake occurs, no seismic output is output, which may cause serious damage.

【0005】また、従来の感震器の出荷時テストにおい
ては、感震器に機械的振動を与え、正常に動作している
かどうかをチェックしており、振動を加えるための設備
が必要でテスト費用が高くつくという問題があった。
[0005] Further, in the conventional test of the seismic sensor at the time of shipment, mechanical vibration is applied to the seismic sensor to check whether it is operating normally. There was a problem that the cost was high.

【0006】本発明は、叙上の従来例の欠点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、振動セン
サに診断用電圧を印加するだけで故障の有無を自動的に
診断できるようにすることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described drawbacks of the conventional example, and has as its object the purpose of automatically diagnosing the presence / absence of a failure simply by applying a diagnostic voltage to a vibration sensor. Is to do so.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の感震器は、振動
を検知し、電極間の容量変化として出力する容量変化型
振動センサと、振動センサの出力から振動波形をとり出
し、地震の発生を判定する信号処理手段と、振動センサ
の電極間に複数の異なるレベルの電圧を印加し、振動セ
ンサから出力される容量変化の様子から故障発生の有無
を判断する自己診断手段と、からなることを特徴として
いる。
According to the present invention, a vibration sensor detects a vibration and outputs a change in capacitance between the electrodes as a capacitance change type vibration sensor. Signal processing means for determining occurrence; and self-diagnosis means for applying a plurality of different levels of voltage between the electrodes of the vibration sensor and determining whether or not a failure has occurred based on a change in capacitance output from the vibration sensor. It is characterized by:

【0008】[0008]

【作用】振動センサの電極間に複数の異なるレベルの電
を印加すると、電極間に発生する電界のために電極間
距離が変化する。このとき、電極を支持しているビーム
が破損していると、電極間距離の変化が正常時とは異な
る。この電極間距離の変化は、電極間の容量変化として
振動センサから出力されるので、振動センサの電極間に
複数の異なるレベルの電圧を印加しながら、振動センサ
のセンサ出力を検出することにより、振動センサが故障
していないかどうか検査することができる。
[Function] A plurality of different levels of electric current are applied between the electrodes of the vibration sensor.
When pressure is applied, the distance between the electrodes changes due to the electric field generated between the electrodes. At this time, if the beam supporting the electrodes is broken, the change in the distance between the electrodes is different from that in the normal state. This change in the distance between the electrodes is a change in the capacitance between the electrodes.
Since the output from the vibration sensor, between the electrodes of the vibration sensor
By detecting the sensor output of the vibration sensor while applying a plurality of different levels of voltage , it is possible to check whether the vibration sensor has failed.

【0009】したがって、感震器に振動を与えることな
く、感震器の異常を診断することができ、簡単に感震器
の検査を行うことができる。
Therefore, it is possible to diagnose an abnormality of the seismic sensor without giving vibration to the seismic sensor, and to easily perform the inspection of the seismic sensor.

【0010】[0010]

【実施例】図2は感震器に用いられている振動センサ2
の断面図を示す。振動板7は、フレーム8内の中心部に
おいてマス部10を細いビーム9によって片持ち状に支
持させたものであり、マス部10の下面には可動電極1
1が設けられている。この振動板7はベース12の上に
載置され、フレーム8の下面をベース12の上面に接着
されており、ベース12の上面には可動電極11と対向
させて固定電極13が設けられており、可動電極11と
固定電極13との間には小さなギャップが形成されてい
る。また、振動板7の上面にはスペーサ14を介してカ
バー15が取り付けられており、ビーム9及びマス部1
0がフレーム8、ベース12及びカバー15によって密
閉された構造となっている。16は固定電極13に導通
させられたリード、17は可動電極11に導通させられ
たリードであり、両リード16,17からセンサ出力が
出力される。
FIG. 2 shows a vibration sensor 2 used for a seismic sensor.
FIG. The diaphragm 7 has a mass 10 supported in a cantilever manner by a thin beam 9 at the center of the frame 8, and a movable electrode 1 is provided on the lower surface of the mass 10.
1 is provided. The diaphragm 7 is mounted on a base 12, the lower surface of the frame 8 is adhered to the upper surface of the base 12, and the fixed electrode 13 is provided on the upper surface of the base 12 so as to face the movable electrode 11. A small gap is formed between the movable electrode 11 and the fixed electrode 13. A cover 15 is attached to the upper surface of the diaphragm 7 via a spacer 14, and the beam 9 and the mass 1
0 is hermetically closed by a frame 8, a base 12, and a cover 15. Reference numeral 16 denotes a lead connected to the fixed electrode 13, and 17 denotes a lead connected to the movable electrode 11. Sensor outputs are output from both leads 16 and 17.

【0011】しかして、この振動センサ2に振動(また
は加速度)が加わると、ビーム9を撓ませてマス部10
が厚み方向(矢印の方向)に振動するので、可動電極1
1と固定電極13との間の電極間距離が変化し、両電極
11,13間の容量が変化する。したがって、この容量
変化ΔCをセンサ出力としてリード16,17から取り
出すことにより、機械的振動を電気信号に変換すること
ができる。
When vibration (or acceleration) is applied to the vibration sensor 2, the beam 9 is bent and the mass 10
Vibrates in the thickness direction (the direction of the arrow).
The distance between the electrodes 1 and 13 changes, and the capacitance between the electrodes 11 and 13 changes. Therefore, by taking out this capacitance change ΔC from the leads 16 and 17 as a sensor output, mechanical vibration can be converted into an electric signal.

【0012】図1は上記振動センサ2を用いた感震器1
の概略構成を示す。3は信号処理回路であって、振動セ
ンサ2から出力されるセンサ出力をとり込み、センサ出
力から振動波形をとり出す。この信号処理回路3は、メ
モリやICカード等によって、例えばその地域の地理や
特性に応じた地震波データを保持しており、振動センサ
2のセンサ出力から得た振動波形と地震波データとを比
較し、振動波形を解析することにより、検知している振
動が地震であるか地震以外の振動であるかを判別し、地
震であると判断した場合には地震出力を外部へ出力す
る。
FIG. 1 shows a vibration sensor 1 using the vibration sensor 2.
The schematic configuration of is shown. Reference numeral 3 denotes a signal processing circuit which takes in a sensor output output from the vibration sensor 2 and takes out a vibration waveform from the sensor output. The signal processing circuit 3 holds, for example, seismic wave data corresponding to the geography and characteristics of the area by a memory or an IC card, and compares the vibration waveform obtained from the sensor output of the vibration sensor 2 with the seismic wave data. By analyzing the vibration waveform, it is determined whether the detected vibration is an earthquake or a non-earthquake vibration. If it is determined that the detected earthquake is an earthquake, an earthquake output is output to the outside.

【0013】振動センサ2の故障を検出するための自己
診断回路4は、昇圧回路5とセンサ故障検知回路6とか
らなる。昇圧回路5は、リード16,17を通して振動
センサ2の電極11,13間に数レベルの高電圧を印加
することができ、センサ故障検知回路6は診断用の高電
圧を印加されたときの電極間容量の変化ΔCをセンサ出
力から読み取り、当該容量変化ΔCのようすが正常時の
容量変化であるか否かを判断し、異常であると判断した
場合には故障出力を外部へ出力する。
The self-diagnosis circuit 4 for detecting a failure of the vibration sensor 2 includes a booster circuit 5 and a sensor failure detection circuit 6. The booster circuit 5 can apply a high voltage of several levels between the electrodes 11 and 13 of the vibration sensor 2 through the leads 16 and 17, and the sensor failure detection circuit 6 can detect an electrode when a high voltage for diagnosis is applied. The change ΔC in the inter-capacity is read from the sensor output, and it is determined whether or not the change in the capacity ΔC is a normal capacity change. If it is determined that the capacity is abnormal, a failure output is output to the outside.

【0014】図3は昇圧回路5から振動センサ2の電極
11,13間に電圧を印加した場合の容量変化ΔCのよ
うすを示す。図3に示されているように、電極11,1
3間に一定電圧(Vs)以上の電圧Vを印加すると、電
極11,13間に電界による力が働いて電極11,13
間の距離が変化し、このため電極11,13間の容量が
変化する。したがって、図4(a)に示すように、昇圧
回路5から両電極11,13間に2つのレベルの高電圧
を連続して印加させると、それに応じて図3(b)に実
線αで示すように、大きく電極間容量が変化する。しか
しながら、振動センサ2のビーム9が破損していて動き
にくくなっていたりすると、昇圧回路5により電極1
1,13間に高電圧を印加しても電極11,13間の距
離が変化しにくく、容量変化ΔCも図4(b)に破線β
で示すように正常時に比べて異常なレベルとなる。よっ
て、この容量変化ΔCのようすをセンサ故障検知回路6
によって検出し評価することにより、振動センサ2が正
常であるか異常であるかの判断を行なうことができる。
FIG. 3 shows a change in capacitance ΔC when a voltage is applied between the booster circuit 5 and the electrodes 11 and 13 of the vibration sensor 2. As shown in FIG. 3, the electrodes 11, 1
When a voltage V equal to or higher than a fixed voltage (Vs) is applied between the electrodes 3 and 3, a force due to an electric field acts between the electrodes 11 and 13 and the electrodes 11 and 13
The distance between the electrodes 11 and 13 changes. Accordingly, as shown in FIG. 4A, when two levels of high voltage are continuously applied between the electrodes 11 and 13 from the booster circuit 5, the solid line α in FIG. As described above, the inter-electrode capacitance changes greatly. However, if the beam 9 of the vibration sensor 2 is broken and becomes difficult to move,
Even if a high voltage is applied between the electrodes 1 and 13, the distance between the electrodes 11 and 13 is hardly changed, and the capacitance change ΔC is also shown by the broken line β in FIG.
As shown by, the level is abnormal compared to the normal state. Therefore, the state of the capacitance change ΔC is determined by the sensor failure detection circuit 6.
Thus, it is possible to determine whether the vibration sensor 2 is normal or abnormal.

【0015】自己診断回路4による自己診断動作は、例
えば感震器1の電源を投入した直後に行なわせるように
してもよく、あるいはタイマによって感震器の動作中定
期的に(例えば、1日に1回)自動的に行なわせるよう
にしてもよく、これによって感震器1の故障を予防でき
る。また、自己診断回路4は、感震器1を製造した直後
あるいは感震器1の出荷時に感震器1の良品と不良品と
を選別するために用いることもでき、不良品の出荷によ
る地震被害の拡大を防止できる。
The self-diagnosis operation by the self-diagnosis circuit 4 may be performed, for example, immediately after the power of the seismic sensor 1 is turned on. May be automatically performed once, thereby preventing the seismic sensor 1 from malfunctioning. In addition, the self-diagnosis circuit 4 can be used to sort non-defective and non-defective products of the seismic sensor 1 immediately after manufacturing the seismic sensor 1 or at the time of shipping the seismic sensor 1. The spread of damage can be prevented.

【0016】自己診断回路4によって感震器1の故障が
検出された場合には、アラーム等によって感震器1の故
障を外部へ知らせることができる。あるいは、感震器1
をガスメータ等に設けてある場合には、自己診断回路4
から故障出力が出力された場合には、ガス供給用の電磁
弁を自動的に閉じるようにすることもできる。
When the self-diagnosis circuit 4 detects a failure of the vibration sensor 1, the failure of the vibration sensor 1 can be notified to the outside by an alarm or the like. Or, seismic sensor 1
Is provided in a gas meter or the like, the self-diagnosis circuit 4
When a failure output is output from the controller, the solenoid valve for gas supply can be automatically closed.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明によれば、感震器に機械的振動を
与えることなく、故障の有無を検査することができ、容
易に自己診断を行なわせることができる。したがって、
構造的に弱いが敏感な振動センサを用いても、信頼性の
高い感震器を製作することができ、感震器の故障によっ
て発生する被害を未然に防ぐことができる。また、定期
的に自己診断させることにより、故障発生を予知するこ
とも可能になる。さらに、向上出荷時の製品テストも簡
単に行なえるようになり、簡易かつ安価に感震器の不良
品チェックも行なえるようになり、不良品の出荷による
地震被害の拡大も防止できる。
According to the present invention, the presence or absence of a failure can be inspected without applying mechanical vibration to the seismic sensor, and self-diagnosis can be easily performed. Therefore,
Even if a structurally weak but sensitive vibration sensor is used, a highly reliable seismic sensor can be manufactured, and damage caused by a failure of the seismic sensor can be prevented. Further, by performing self-diagnosis periodically, it is possible to predict the occurrence of a failure. Further, the product test at the time of the improved shipment can be easily performed, and the defective product of the seismic sensor can be easily and inexpensively checked, thereby preventing the spread of the earthquake damage due to the shipment of the defective product.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例による感震器の概略構成を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a seismic sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上の振動センサの具体的な構造を示す断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view showing a specific structure of the vibration sensor.

【図3】同上の振動センサにおける電極間の印加電圧と
電極間容量の変化量との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an applied voltage between electrodes and a change amount of inter-electrode capacitance in the vibration sensor of the above.

【図4】(a)は自己診断回路によって電極間に印加さ
れる診断用電圧の波形を示す図、(b)はその印加電圧
に応答して発生する正常時及び異常時の電極間容量の変
化を示す図である。
FIG. 4A is a diagram showing a waveform of a diagnostic voltage applied between electrodes by a self-diagnosis circuit, and FIG. 4B is a diagram showing a normal and abnormal inter-electrode capacitance generated in response to the applied voltage; It is a figure showing a change.

【図5】従来例による感震器の概略構成を示すブロック
図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional seismic device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 振動センサ 3 信号処理回路 4 自己診断回路 2 Vibration sensor 3 Signal processing circuit 4 Self-diagnosis circuit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 振動を検知し、電極間の容量変化として
出力する容量変化型振動センサと、 振動センサの出力から振動波形をとり出し、地震の発生
を判定する信号処理手段と、 振動センサの電極間に複数の異なるレベルの電圧を印加
し、振動センサから出力される容量変化の様子から故障
発生の有無を判断する自己診断手段と、からなることを
特徴とする感震器。
1. A capacitance change type vibration sensor which detects vibration and outputs it as a change in capacitance between electrodes; a signal processing means for extracting a vibration waveform from an output of the vibration sensor to determine occurrence of an earthquake; A self-diagnosis device comprising: self-diagnosis means for applying a plurality of different levels of voltage between the electrodes to determine whether a failure has occurred based on a change in capacitance output from a vibration sensor.
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