JP3247762B2 - 地震検出装置 - Google Patents

地震検出装置

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JP3247762B2
JP3247762B2 JP10449593A JP10449593A JP3247762B2 JP 3247762 B2 JP3247762 B2 JP 3247762B2 JP 10449593 A JP10449593 A JP 10449593A JP 10449593 A JP10449593 A JP 10449593A JP 3247762 B2 JP3247762 B2 JP 3247762B2
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力 海陸
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Osaka Gas Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地震を検出するための
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、地震が発生したとき、その震
源地を検出するには、複数の場所に地震を検出する地震
計を配置しておき、地震発生時にこれらの地震計によっ
て観測された地震波形に基づき、震源地を検出する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような先行技術で
は、複数の地震計を設置して、常時観測を行わなければ
ならず、設置場所、設備費用および労力が過大となる。
【0004】本発明の目的は、地震を簡便に検出して、
地震状況を把握し、さらに震源地などを調べることがで
きる地震検出装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(a)感震器
10であって、 (a1)相互に直交する3つの取付面12,13,14
を有するブロック体11と、 (a2)各取付面12,13,14にそれぞれ固定され
るセンサS1,S2,S3であって、各センサS1,S
2,S3は、 (a21)振り子15であって、取付け部20と、振り
子本体18と、取付け部20と振り子本体18とを連結
し、厚み方向に弾発性を有する片持ち支持部分19とを
有し、導電性単結晶シリコンから成る振り子15と、 (a22)導電性単結晶シリコンから成る一対の基板2
4,25と、 (a23)各基板24,25の振り子15に対向する表
面に形成され、各基板24,25を露出する連結孔2
6,27を有し、振り子15が配置される内部空間29
を形成するガラス板22,23であって、このガラス板
22,23を介して基板24,25間に取付け部20が
固定されるガラス板22,23と、 (a24)ガラス板22,23の表面に、振り子15の
振り子本体18に間隔d1,d2をあけて対向して形成
され、前記連結孔26,27を介して基板24,25に
接続され、間隔d1,d2は、過加速度によって振り子
本体18の振れがガラス板22,23によって制限され
て片持ち支持部分19に過度のたわみ力が作用しない値
に選ばれる電極16,17と、 (a25)振り子15と同一材料から成り、ガラス板2
2,23間で振り子本体18を囲んで前記内部空間29
を真空の気密状態とするスペーサ21とを含み、 (a26)センサS1,S2,S3の厚み方向に垂直な
面28に関して対称な積層構造を有し、 (a27)各センサS1,S2,S3の取付け部20が
共通に接続され、対応する基板24,25が共通に接続
されるセンサS1,S2,S3とを含む感震器10と、 (b)容量/電圧変換回路34であって、各センサS
1,S2,S3の共通に接続された取付け部20と基板
24,25とに接続され、V0を予め定める電圧とし、
C1を、各センサS1,S2,S3の振り子本体18と
一方の電極16との間の並列容量とし、C2を、各セン
サS1,S2,S3の振り子本体18と他方の電極17
との間の並列容量とするとき、出力電圧V3、 V3=(C1−C2)・V0/(C1+C2) を導出する容量/電圧変換回路34と、 (c)容量/電圧変換回路34の出力に応答し、中心周
波数成分が2〜5Hz付近の信号を濾波して選択的に導
出し、約10Hz付近を遮断する遮断周波数f0の特性
を有するローパスフィルタ42と、 (d)ローパスフィルタ42の出力が与えられ、予め定
める加速度に対応する弁別レベルでレベル弁別するレベ
ル弁別手段44と、 (e)容量/電圧変換回路34の出力を、一時的にスト
アする一時メモリ93と、 (f)複数のストア領域94a〜94iを有し、レベル
弁別手段44の出力に応答し、ローパスフィルタ42の
出力が、前記弁別レベル以上であるとき、一時メモリ9
3の地震波出力を、ストア領域94a〜94iにストア
する地震波メモリ94とを含むことを特徴とする感震検
出装置である。
【0006】また本発明は、(a)感震器70であっ
て、 (a1)導電性単結晶シリコンから成る球状の振り子7
2と、 (a2)導電性単結晶シリコンから成り、完全弾性体で
あり、振り子72を吊り下げる支持部分71と、 (a3)導電性単結晶シリコンから成り、支持部分71
の上部に連なる基板76と、 (a4)振り子72が収納されるガラス製球殻75であ
って、自然状態では、球殻75の球状内周面の中心は、
振り子72の中心に一致している球殻75と、 (a5)複数組の対を成す電極73a〜73fであっ
て、球殻75の球状内周面に形成され、薄膜から成り、
各組の電極73a,73b;73c,73d;73e,
73fは、球殻75の球状内周面の中心に関して点対称
に形成され、各組の対を成す電極73a〜73fのう
ち、一方の対応する電極73b,73d,73fは、第
1ライン32に、共通に接続され、他方の対応する電極
73a,73c,73eは、第2ライン33に、共通に
接続される電極73a〜73fとを含む感震器70と、 (b)第1および第2ライン32,33間の容量を電圧
に変換する容量/電圧変換回路34と、 (c)容量/電圧変換回路34の出力に応答し、中心周
波数成分が2〜5Hz付近の信号を濾波して選択的に導
出し、約10Hz付近を遮断する遮断周波数f0の特性
を有するローパスフィルタ42と、 (d)ローパスフィルタ42の出力が与えられ、予め定
める加速度に対応する弁別レベルでレベル弁別するレベ
ル弁別手段44と、 (e)容量/電圧変換回路34の出力を、一時的にスト
アする一時メモリ93と、 (f)複数のストア領域94a〜94iを有し、レベル
弁別手段44の出力に応答し、ローパスフィルタ42の
出力が、前記弁別レベル以上であるとき、一時メモリ9
3の地震波出力を、ストア領域94a〜94iにストア
する地震波メモリ94とを含むことを特徴とする感震検
出装置である。また本発明は、前述の感震器が搭載さ
れ、 (b)ガスの入口51から供給されるガスを、計量し、
出口54に導くガスメータ本体53と、 (c)前記入口51とガスメータ本体53との間に介在
され、レベル弁別手段44の出力に応答し、ローパスフ
ィルタ42の出力が前記弁別レベルを超えたとき遮断す
る遮断弁52とを含むことを特徴とするガスメータであ
る。
【0007】
【作用】本発明に従えば、感震器10,70の出力を容
量/電圧変換回路34を経てローパスフィルタ42から
レベル弁別手段44に与えることによって、地震波のみ
を識別し、地震波が識別されたとき、振動センサの出力
が地震波メモリにストアされる。したがって地震波メモ
リにストアされている地震波を読出すことによって地震
の状況を把握することができ、このような本件地震検出
装置を複数場所に設けることによって、震源地の検出な
どを行うこともまた可能である。
【0008】本件地震検出装置は、都市ガスを供給して
その流量を計測するガスメータにおいて用いられ、地震
発生時に、ガスの供給を遮断する。このようなガスメー
タは各家庭に設けられているので、各ガスメータ毎に本
件地震検出装置を設けることによって、きわめて多数の
場所での地震波の観測を行うことが可能となる。
【0009】本発明に従えば、地震波を識別するには、
振動センサの出力を、約10Hz以下の周波数成分を濾
波するローパスフィルタに与え、そのローパスフィルタ
の出力をレベル弁別することによってたとえばガスメー
タに障害物が衝突したときの衝撃波などによって誤動作
が生じることがない。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の地震検出装置において用い
られる感震器10の斜視図である。この感震器10は、
直方体または立方体であるブロック体11とそのブロッ
ク体11の相互に直交する3つの取付面12,13,1
4にそれぞれ固定される感震用センサS1,S2,S3
とを有する。ブロック体11は、鉄、アルミニウムなど
の金属製であってもよく、あるいはまた合成樹脂製であ
ってもよく、剛性である。センサS1,S2,S3は同
一の構成を有し、総括的に参照符Sで示すことがある。
【0011】図2(1)はセンサS1の断面図であり、
図2(2)はセンサS1を切欠いて示す斜視図である。
このセンサS1は、片持ち支持される振り子15と、そ
の振り子15の往復振動する方向(図2の上下方向)に
振り子15の両側(図2の上方および下方)で配置され
る一対の電極16,17とを有する。振り子15は、振
り子本体18と、片持ち支持部分19とから成り、その
片持ち支持部分19は、取付け部20に連なる。この振
り子15と取付け部20とは、導電性単結晶シリコンか
ら成る。振り子本体18に対向してスペーサ21が配置
される。電極16,17は偏平なガラス板22,23に
形成されており、これらの電極16,17は、アルミニ
ウム製薄膜であり、たとえば蒸着などの手法で形成され
る。ガラス板22,23は、導電性単結晶シリコンから
成る基板24,25にそれぞれ固定されており、電極1
6,17はガラス板23,22に形成された連結孔2
6,27を介して基板24,25に電気的に接続され
る。こうしてセンサS1は、図2(1)の対称面28に
関して対称に構成される。片持ち支持部分19は、完全
弾性体であり、したがってヒステリシス、脆性およびク
リープが生じない。取付け部20とガラス板22,23
と基板24,25は、二酸化シリコンを介して完全に融
合し、またスペーサ21も同様であり、こうして内部空
間29は気密状態であり、真空となっている。振り子本
体18と電極16,17との間の間隔d1,d2は、自
然状態、すなわち加速度が作用していない状態では、2
〜5μm程度であり、この実施例ではd1=d2であ
る。スペーサ21は、振り子15および取付け部20と
同一材料から成る。こうしてセンサS1は、たとえば縦
4×横4.5×厚み3mmであって、微小な形状に構成
される。振り子15の厚み方向(図2の上下方向)をx
方向とするとき、このセンサS1は、図1のブロック体
11の取付面12にx方向が一致するように接着剤など
によって固定される。残余のセンサS2,S3もまた同
様に構成される。
【0012】このようなセンサS1は、長期間にわたっ
て特性が安定しており、また−40〜+125℃の広い
温度範囲で高精度で加速度を検出することができる。セ
ンサS1は、面28に関して対称であり、したがって熱
膨張によっても、全体が均一に膨張するので、振り子本
体18と各電極16,17との容量の合成値は変わらな
い。またこのセンサS1は、たとえば4000g(gは
重力加速度)程度の過衝撃、すなわち過加速度による振
り子本体18の振れを、サンドイッチ状の電極16,1
7、したがってガラス板22,23で制限するので、振
り子本体18を支持する片持ち支持部分19に過度のた
わみ力が作用せず、したがってその片持ち支持部分19
が破損してしまうことが防がれる。さらにまたこの構成
によれば、感度方向の選択性に優れている。すなわち振
り子15を含めてセンサS1が図2の上下方向に積層構
造を形成しているので、図2の上下方向には感度が優れ
ており、図2(1)の紙面に垂直方向の感度がきわめて
低い。
【0013】さらにまたこの構成によれば、振り子15
および取付け部20は、半導体エッチング技術によって
微細な加工が容易であり、センサS1の自動化による大
幅な製造工数の削減によって、品質を安定化し、量産効
果による低価格を実現することができる。またシリコン
ウエハ技術でセンサS1を製造することができ、また温
度係数が非常に小さいので、室温で調整して出荷するこ
とができ、これによってもまた製造工数を大幅に削減す
ることができる。またマイクロエッチング技術を採用す
ることができ、小形化が可能である。残余のセンサS
2,S3もまた、センサS1と同様な構成を有する。
【0014】図3は、本発明の一実施例の電気的構成を
示すブロック図である。3つのセンサS1,S2,S3
の振り子15および各電極16,17は、取付け部20
および基板24,25を介してライン31;32,33
にそれぞれ接続される。振り子15と各電極16,17
との間の容量をC1,C2とするとき、加速度が存在し
ない自然状態では、C1=C2であり、加速度が発生す
ると、慣性の法則によって、間隔d1,d2(前述の図
2(1)参照)が相互に異なり、これによってC1<C
2またはC1>C2となる。変換回路34は、ライン3
1,32,33に接続され、ライン35,36に、1つ
のセンサS1の容量C1,C2に対応する電圧V1,V
2をそれぞれ出力する。
【0015】
【数1】
【0016】ここでV0は、温度補償回路37が変換回
路34にライン38を介して与える電圧であって、回路
39とともに、オフセット調整を行う。差動増幅回路4
0は、ライン35,36の出力にそれぞれ応答し、ライ
ン41に、両電圧V1,V2の差の出力V3を導出す
る。
【0017】
【数2】
【0018】ここで合成値(C1−C2)/(C1+C
2)は、センサS1のx方向の加速度に比例する。
【0019】上述の説明は、主としてセンサS1にのみ
関して行われたけれども、センサS1の振り子15は、
残余のセンサS2,S3の振り子とともに共通にライン
31に接続され、また各電極16,17は、残余のセン
サS2,S3の対応する各電極とともにライン32,3
3に接続される。したがって前述の式1〜式3に示され
るC1,C2は、これらの各センサS1,S2,S3の
並列容量と考えることができる。
【0020】増幅回路40からライン41に導出される
信号はローパスフィルタ42に与えられる。
【0021】図4は、ローパスフィルタ42の具体的な
構成を示す電気回路図である。このローパスフィルタ4
2は、地震波である中心周波数成分が2〜5Hz付近の
信号を濾波して選択的に導出し、たとえば約10Hz付
近の衝撃波を遮断する特性を有し、すなわち図5に示さ
れる地震波のみを選択的に導出し、衝撃波を遮断するよ
うに、その遮断周波数f0が定められる。このローパス
フィルタ42は演算増幅器43と、抵抗R1と、抵抗R
2と、コンデンサC10とを有し、遮断周波数f0は式
4に示されるとおりである。たとえばf0=10Hzで
ある。
【0022】
【数3】
【0023】図6は、ローパスフィルタ42の特性を示
す図である。理想的には図6に示されるようにローパス
フィルタ42は、遮断周波数f0未満の周波数帯域では
信号を通過させ、その遮断周波数f0以上の周波数帯域
では信号を遮断する働きをする。再び図3を参照して、
ローパスフィルタ42の出力は比較回路44に与えら
れ、レベル弁別を行う。
【0024】図7は、図3に示される実施例の電気的な
動作を説明するための波形図である。センサS1〜S3
によって地震が検出されると、増幅回路40からライン
41には図7(1)で示される地震波が導出され、ロー
パスフィルタ42の出力は図7(2)で示されるとおり
となる。比較回路44は、加速度200galである弁
別レベル45で、ローパスフィルタ42の出力をレベル
弁別し、これによって制御出力回路46には、図7
(4)で示される制御信号を与え、これによって地震波
の検出が行われる。
【0025】これに対して図8(1)に示されるよう
に、地震波以外の衝撃波がセンサS1〜S3によって検
出されて増幅回路40からライン41にその検出された
衝撃波の信号が導出されると、ローパスフィルタ42の
出力は図8(2)で示されるとおりとなり、低レベルで
ある。この衝撃波のローパスフィルタ42を介する出力
は、図8(3)に示されるように弁別レベル45未満で
ある。したがって比較回路44の出力は、図8(4)で
示されるようにローレベルのままである。したがって衝
撃波が検出されることはない。こうして地震波のみの選
択的な検出が可能になる。
【0026】図9は、本件発明者の実験結果を示すグラ
フである。センサS1を対称面28が水平となる姿勢で
その対称面28に垂直方向に加振器によって振動周波数
10Hzの出力電圧を測定し、このときの振動の大きさ
は0.2g peakであって一定としたときに、特性
ライン47が得られた。またセンサS1を、対称面28
が鉛直となる姿勢として、その対称面28に垂直方向に
振動を上述と同様に与えたときの特性ラインは48で示
されるとおりである。このようにしてセンサS1の取付
け姿勢が変化されても、そのセンサS1に対応する増幅
回路40からライン41に導出される信号の弁別レベル
は、ほぼ同一であり、したがって検出される加速度は、
センサS1の取付け姿勢にほとんど依存しないことが確
認された。このことによって、センサS1の取付けが容
易となる。
【0027】図10は感震器10を搭載したガスメータ
50の一部を切欠いて示す斜視図であり、図11はその
ガスメータ50のガスの流れを簡略化して示す系統図で
ある。これらの図面を参照して、ガスメータ50の入口
51からガスが供給され、遮断弁52から通路52を経
て膜式ガスメータなどのガスメータ本体53にガスが供
給され、ここで計量されたガスは、出口54からガス消
費機器に供給される。このガスメータ50には、配線基
板55が搭載されており、この配線基板55には長期間
にわたって使用可能なリチウム電池56が備えられ、前
述の図3に示される電気回路が搭載されている。感震器
10は、この配線基板55上に取付けられており、また
図3に示される残余の電気回路もまた配線基板55に取
付けられる。制御出力回路46によって地震が検出され
たとき、配線基板55に備えられている表示ランプ57
が点灯し、地震が発生したことが検出される。この制御
出力回路46はまた、地震を検出したとき、遮断弁52
を遮断する。これによってガスメータ本体53およびガ
ス出口54にガスが供給されることが防がれ、したがっ
て本件ガスメータ50の下流側におけるガス消費機器に
燃料ガスが供給されて燃料ガスが漏洩することが防が
れ、安全性が確保される。
【0028】ガスメータ本体53において検出されたガ
ス量は、流量センサ57によって検出されて配線基板5
5に搭載されたマイクロコンピュータなどの処理回路5
8に与えられ、計量値が電気信号として導出される。ま
た外部に設けられている都市ガスの漏洩を検出する都市
ガス警報器または不完全燃焼が発生して一酸化炭素濃度
が上昇したことを検出する不完全燃焼警報器などからの
外部信号59は、配線基板55を経て処理回路58に与
えられ、これによって遮断弁52を閉じるように構成さ
れる。電池56は、配線基板55に搭載された電気回路
に電力を供給する。
【0029】再び図3を参照して、増幅回路40からラ
イン41に導出される信号は、メモリ93に一旦ストア
される。ローパスフィルタ42と比較回路44とは、地
震波識別手段を構成する。メモリ93は増幅回路40か
らの地震波およびそれ以外の振動値の波形を一時的にス
トアする。ローパスフィルタ42および比較回路44と
の組合わせによって地震波が識別されたとき、制御出力
回路46は、メモリ93および地震波メモリ94を動作
させ、その地震波が発生されたときにおけるメモリ93
の地震波を地震波メモリ94の複数のストア領域94
a,94b,…,94iにストアする。
【0030】図12は、図3に示される電気回路の動作
を説明するためのフローチャートである。ステップn1
〜ステップn2に移り、感震器10を構成するセンサS
〜S3によって振動が検出されたとき、ステップn3で
は、その振動波形がメモリ93にストアされる。ローパ
スフィルタ42および比較回路44との組み合わせによ
って実現される地震波識別手段によって地震波であるこ
とがステップn4において判別されると、制御出力回路
46は前述のように遮断弁52を閉弁状態とするともに
表示ランプ57を点灯させ、またステップn5では、メ
モリ93にストアされた地震波を地震波メモリ94に転
送してストアする。地震波メモリ94は前述のようにス
トア領域94a〜94iを備え、したがって複数回の地
震波をストアすることができる。
【0031】こうして地震波メモリ94にストアされた
地震波を読み出すことによって地震の状況を把握するこ
とができ、また震源地の検出を行うことができる。この
ような構成によれば、従来から特定の場所に設置されて
いる地震計を用いることなく、地震の状況を把握するこ
とができ、また震源地の検出などを行うことができ、そ
の構成は簡便であり、またガスメータ50は各家庭毎に
設けられており、きわめて多数の場所での地震波を観測
することができ、地震を一層正確に把握することが可能
になる。
【0032】図13は本発明の他の実施例の感震用セン
サ70の断面図である。この感震用センサ70は、前述
のセンサS1〜S3に代えて用いることができる。
【0033】この感震用センサ70は、支持部分71に
よって支持される導電性球状の振り子72と、この振り
子72から間隔をあけてその振り子を囲む複数組の対を
成す電極73とを有する。振り子72の中心は参照符7
4で示されており、自然状態、すなわち加速度が作用し
ていない状態においては、電極73が形成される球殻7
5の内周面である仮想球面の中心は、前記中心74に一
致している。この仮想球面は、ガラス製球殻75によっ
て形成され、この球殻75の内周面に、前記電極73が
蒸着などによって形成される。電極73は、たとえばア
ルミニウム製薄膜である。振り子72およびそれを支持
する支持部分71、さらにその支持部分71の上部に連
なる基板76は、導電性単結晶シリコンから成る。
【0034】図14(1)は球殻75の内周面を簡略化
して示す斜視図であり、図14(2)はその球殻75の
内周面の展開図である。これらの図面を参照して、電極
73は、自然状態における前記中心74、すなわち球殻
75の球面状内周面の中心に関して点対称に形成され、
複数組(この実施例では3組)の対を成す電極73a,
73b;73c,73d;73e,73fが形成され
る。球殻75を支持する支持体77,78は、導電性単
結晶シリコンなどから形成されてもよい。支持部分71
は完全弾性体であり、したがってヒステリシス、脆性お
よびクリープが生じない。球殻75と支持体77,78
とは、たとえば二酸化シリコンを介して完全に融合する
ことができ、その内部空間79は気密状態であり、真空
となっている。振り子74と電極73との間隔は、自然
状態、すなわち加速度の作用していない状態では、2〜
5μm程度である。このようなセンサ70は、たとえば
縦4×横4.5×厚み3mmであって、微小な形状に構
成される。
【0035】このようなセンサ70は、長期間にわたっ
て特性が安定しており、また−40〜+125℃の広い
温度範囲で高精度で加速度を検出することができる。こ
のセンサ70は、点74に関して点対称であり、したが
って熱膨張によっても全体が均一に膨張するので、振り
子72と電極73との容量の合成値は変わらない。また
このセンサ70は、たとえば4000g(gは重力加速
度)程度の過衝撃、すなわち過加速度による振り子72
の振れを、電極73、したがって球殻75によって制限
するので、振り子72を支持する支持部分71に過度の
たわみ力が作用せず、したがってその支持部分71が破
損してしまうことが防がれる。
【0036】さらにこのセンサ70は、振り子72およ
び支持部分71を半導体エッチング技術において微細な
加工で製造することができ、本件センサ70の自動化に
よる大幅な製造工数の削減によって、品質を安定化し、
量産効果による低価格を実現することができる。またシ
リコンウエハ技術でセンサ70を製造することができ、
しかも温度係数が非常に小さいので、室温で調整して出
荷することができ、これによってもまた製造工数を大幅
に削減することができる。またマイクロエッチング技術
を採用することができるので、小形化が可能である。電
極73a〜73fを総括的に参照符73で上述のように
示す。電極73および球殻75、さらに支持体77,7
8は、複数個に分割され、たとえば半割り状に構成され
て、組立てを容易にするようしてもよい。
【0037】図15は、感震用センサ70に関連する電
気的構成を示すブロック図である。振り子72はライン
31に接続され、また各組の対を成す電極73a〜73
fのうち、一方の対応する電極73b,73d,73f
はライン32に共通に接続され、また他方の対応する電
極73a,73c,73eはライン33に共通に接続さ
れる。振り子72と各電極73a,73bとの間の容量
をC1,C2とするとき、加速度が存在しない自然状態
では、C1=C2であり、加速度が発生すると、慣性の
法則によって、間隔d1,d2(前述の図2(1)参
照)が相互に異なり、これによってC1<C2またはC
1>C2となる。変換回路34は、ライン31,32,
33に接続され、ライン35,36に、1つのセンサ7
0の容量C1,C2に対応する電圧V1,V2をそれぞ
れ出力する。図13〜図15に関連して説明した前述の
実施例のその他の構成は、前述の実施例のとおりであ
る。
【0038】このような図13〜図15に示される感震
用センサ70によれば、導電性球状の振り子を支持部分
によって支持し、自然状態の振り子の中心と同一の中心
を有する仮想球面上に複数組の対を成す電極を形成し、
対を成す各電極は、仮想球面の中心から点対称に形成し
たので、本件感震用センサの取付姿勢が制約されること
なく、あらゆる三次元方向の地震などの振動による加速
度の検出を行うことができる。
【0039】この感震用センサは振り子の自然状態にお
ける中心と同一の中心を有する仮想球面上に点対称な複
数組の対を成す電極を有しており、その振り子と各電極
との間の容量を検出し、その容量検出出力をレベル弁別
するようにしたので、前述の図12に関連して述べた先
行技術に比べて構成を充分に小形化することが可能にな
り、また本件感震用センサの製品毎の特性のばらつきを
防ぐことができ、さらに感度を向上することもまた可能
である。
【0040】さらに本発明によれば、感震用センサの振
り子は、支持部分とともに導電性単結晶シリコンによっ
て構成し、電極を仮想球面に沿って形成し、この電極
は、たとえばガラス製球殻の内表面に形成することがで
き、こうして製造を、たとえば半導体エッチング技術を
用いて達成することができ、自動化が容易であり、大量
生産が可能になる。また本発明によれば、振り子の振動
変位が電極によって制限され、そのため支持部分に過度
のたわみ力が作用することが防がれ、破損が防がれる。
こうして大きな加速度が本件感震用センサに作用して
も、本件感震用センサが破壊されることはない。
【0041】さらに本発明によれば、対を成す複数組の
対応する電極は共通接続され、したがってあらゆる三次
元方向の振動加速度の検出が可能になる。
【0042】
【0043】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、振動を感
震器10,70によって検出し、その出力に応答して、
地震波だけを識別し、地震発生時には、たとえばガスメ
ータにおける都市ガスの供給を遮断するなどして動作手
段を動作させ、さらに地震発生が検出されたときに容量
/電圧変換回路34の出力を一時メモリ93から地震波
メモリ94にストアするようにしたので、比較的単純な
構成によって多数の場所で地震の観測を行うことがで
き、したがって設置場所および設備費用さらに地震観測
のための労力などを低減することが可能となる。
【0044】請求項1の本発明によれば、3つの相互に
直交する取付面を有するブロック体の各取付面にセンサ
をそれぞれ固定し、これによって本件感震器の取付姿勢
が制約されることなく、あらゆる3次元方向の地震など
の振動による加速度の検出を行うことができるようにな
る。このセンサは、片持ち支持される導電性振り子の往
復振動する方向に一対の電極を配置して構成され、振り
子と各電極との間の容量を検出し、その容量検出出力を
レベル弁別するようにしたので、前述の図12に関連し
て述べた先行技術に比べて構成を十分に小形化すること
が可能になり、また本件感震器の製品毎の特性のばらつ
きを防ぐことができ、さらに感度を向上することもまた
可能である。さらに本発明によれば、センサの振り子
は、片持ち支持部分とともに導電性単結晶シリコンによ
って構成し、電極は、一対の各ガラス板の振り子に臨む
表面に形成し、こうして製造を、たとえば半導体エッチ
ング技術を用いて達成することができ、自動化が容易で
あり、大量生産が可能となる。また本発明によれば、振
り子の振動変位が電極、したがってガラス板によって制
限され、そのため片持ち支持部分に過度のたわみ力が作
用することが防がれ、破損が防がれる。こうして大きな
加速度が本件感震器に作用しても、本件感震器のセンサ
が破壊されることはない。また本発明によれば、3つの
各センサの導電性振り子は共通接続され、また各センサ
の対応する各電極も共通接続され、こうしてあらゆる3
次元方向の振動加速度の検出が可能になる。さらに本発
明によれば、容量検出手段の出力をローパスフィルタを
介してレベル弁別手段に与え、このローパスフィルタは
地震波に対応した遮断周波数を有し、これによって地震
波以外の衝撃波によって地震を誤検出するということが
なくなる。特に本発明によれば、各センサS1,S2,
S3は、それらの厚み方向に垂直な面28に関して対称
な積層構造を有し、変換回路34の出力電圧V3は、予
め定める電圧V0と、容量の比(C1−C2)/(C1
+C2)との積であり、これによって前述のように広い
温度範囲で熱膨張にかかわらず、加速度を高精度で検出
することが可能になる。またこのように本発明の感震器
では、温度係数が非常に小さいので、室温で感震器を調
整して出荷することができる。このことによって製造工
数を大幅に削減することができる。請求項2の本発明に
よれば、感震器70を用いて、その取付姿勢が制約され
ることなく、あらゆる三次元方向の地震などの振動によ
る加速度の検出を行うことができる。またこのような構
成によれば、小形化が可能であり、さらに特性のばらつ
きを防ぐことができ、さらに感度を向上することも可能
である。さらに本発明によれば、たとえば半導体エッチ
ング技術を用いて達成することができ、さらに感度を向
上することも可能である。さらに本発明によれば、たと
えば半導体エッチング技術を用いて達成することがで
き、自動化が容易であり、大量生産が可能である。また
振り子の振動変位が電極によって制限され、そのため支
持部分71に過度のたわみ力が作用することが防がれ、
破損が防がれる。こうして大きな加速度が感震器70に
作用しても、破壊されることはない。また本発明によれ
ば、容量/電圧変換回路34の出力が与えられるローパ
スフィルタ42では、中心周波数成分が2〜5Hz付近
の信号を濾波して選択的に導出し、約10Hz付近を遮
断する遮断周波数f0の特性を有するように構成され、
これによって地震波以外の衝撃波などによって地震を誤
検出するおそれはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のセンサ10を示す斜視図で
ある。
【図2】センサS1の構成を示す断面図である。
【図3】センサS1,S2,S3に関連する感震器の電
気的構成を示すブロック図である。
【図4】フィルタ42の電気回路図である。
【図5】地震波と衝撃波とを示す波形図である。
【図6】ローパスフィルタ42の特性を示すグラフであ
る。
【図7】地震波が発生したときの本発明の一実施例の動
作を説明するための図である。
【図8】衝撃波が発生したときの本発明の一実施例の感
震器の動作を説明するための波形図である。
【図9】センサS1の本件発明者による実験結果を示す
グラフである。
【図10】前述のセンサS1,S2,S3が取付けられ
たブロック体10を備える本発明の一実施例の感震器1
0を搭載したガスメータ50の一部を切欠いて示す斜視
図である。
【図11】図10に示されるガスメータのガス燃料の流
れを示す簡略化した図である。
【図12】前述の図3に示される電気回路の動作を説明
するためのフローチャートである。
【図13】本発明の他の実施例の感震用センサ70の断
面図である。
【図14】感震用センサ70の電極73a〜73fを示
す図である。
【図15】感震用センサ70に関連する感震器の電気的
構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 感震器 11 ブロック体 12,13,14 取付面 15 振り子 16,17 電極 18 振り子本体 19 片持ち支持部分 22,23 ガラス板 34 変換回路 40 増幅回路 42 ローパスフィルタ 44 比較回路 46 制御出力回路 50 ガスメータ 52 遮断弁 S1,S2,S3 センサ 70 感震用センサ 71 支持部分 72 振り子 73,73a〜73f 電極 74 中心 75 球殻 76 基板 77,78 支持体 93 メモリ 94 地震波メモリ
フロントページの続き (72)発明者 中須賀 正樹 大阪府大阪市淀川区木川東3丁目4番9 号 株式会社センサー技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−83181(JP,A) 特開 昭59−105590(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01V 1/28

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)感震器10であって、 (a1)相互に直交する3つの取付面12,13,14
    を有するブロック体11と、 (a2)各取付面12,13,14にそれぞれ固定され
    るセンサS1,S2,S3であって、各センサS1,S
    2,S3は、 (a21)振り子15であって、 取付け部20と、 振り子本体18と、 取付け部20と振り子本体18とを連結し、厚み方向に
    弾発性を有する片持ち支持部分19とを有し、 導電性単結晶シリコンから成る振り子15と、 (a22)導電性単結晶シリコンから成る一対の基板2
    4,25と、 (a23)各基板24,25の振り子15に対向する表
    面に形成され、各基板24,25を露出する連結孔2
    6,27を有し、 振り子15が配置される内部空間29を形成するガラス
    板22,23であって、 このガラス板22,23を介して基板24,25間に取
    付け部20が固定されるガラス板22,23と、 (a24)ガラス板22,23の表面に、振り子15の
    振り子本体18に間隔d1,d2をあけて対向して形成
    され、 前記連結孔26,27を介して基板24,25に接続さ
    れ、 間隔d1,d2は、過加速度によって振り子本体18の
    振れがガラス板22,23によって制限されて片持ち支
    持部分19に過度のたわみ力が作用しない値に選ばれる
    電極16,17と、 (a25)振り子15と同一材料から成り、ガラス板2
    2,23間で振り子本体18を囲んで前記内部空間29
    を真空の気密状態とするスペーサ21とを含み、 (a26)センサS1,S2,S3の厚み方向に垂直な
    面28に関して対称な積層構造を有し、 (a27)各センサS1,S2,S3の取付け部20が
    共通に接続され、対応する基板24,25が共通に接続
    されるセンサS1,S2,S3とを含む感震器10と、 (b)容量/電圧変換回路34であって、 各センサS1,S2,S3の共通に接続された取付け部
    20と基板24,25とに接続され、V0を予め定める
    電圧とし、C1を、各センサS1,S2,S3の振り子
    本体18と一方の電極16との間の並列容量とし、 C2を、各センサS1,S2,S3の振り子本体18と
    他方の電極17との間の並列容量とするとき、出力電圧
    V3、 V3=(C1−C2)・V0/(C1+C2) を導出する容量/電圧変換回路34と、 (c)容量/電圧変換回路34の出力に応答し、中心周
    波数成分が2〜5Hz付近の信号を濾波して選択的に導
    出し、約10Hz付近を遮断する遮断周波数f0の特性
    を有するローパスフィルタ42と、 (d)ローパスフィルタ42の出力が与えられ、予め定
    める加速度に対応する弁別レベルでレベル弁別するレベ
    ル弁別手段44と、 (e)容量/電圧変換回路34の出力を、一時的にスト
    アする一時メモリ93と、 (f)複数のストア領域94a〜94iを有し、レベル
    弁別手段44の出力に応答し、ローパスフィルタ42の
    出力が、前記弁別レベル以上であるとき、一時メモリ9
    3の地震波出力を、ストア領域94a〜94iにストア
    する地震波メモリ94とを含むことを特徴とする感震検
    出装置。
  2. 【請求項2】 (a)感震器70であって、 (a1)導電性単結晶シリコンから成る球状の振り子7
    2と、 (a2)導電性単結晶シリコンから成り、完全弾性体で
    あり、振り子72を吊り下げる支持部分71と、 (a3)導電性単結晶シリコンから成り、支持部分71
    の上部に連なる基板76と、 (a4)振り子72が収納されるガラス製球殻75であ
    って、 自然状態では、球殻75の球状内周面の中心は、振り子
    72の中心に一致している球殻75と、 (a5)複数組の対を成す電極73a〜73fであっ
    て、 球殻75の球状内周面に形成され、薄膜から成り、各組
    の電極73a,73b;73c,73d;73e,73
    fは、球殻75の球状内周面の中心に関して点対称に形
    成され、各組の対を成す電極73a〜73fのうち、一
    方の対応する電極73b,73d,73fは、第1ライ
    ン32に、共通に接続され、他方の対応する電極73
    a,73c,73eは、第2ライン33に、共通に接続
    される電極73a〜73fとを含む感震器70と、 (b)第1および第2ライン32,33間の容量を電圧
    に変換する容量/電圧変換回路34と、 (c)容量/電圧変換回路34の出力に応答し、中心周
    波数成分が2〜5Hz付近の信号を濾波して選択的に導
    出し、約10Hz付近を遮断する遮断周波数f0の特性
    を有するローパスフィルタ42と、 (d)ローパスフィルタ42の出力が与えられ、予め定
    める加速度に対応する弁別レベルでレベル弁別するレベ
    ル弁別手段44と、 (e)容量/電圧変換回路34の出力を、一時的にスト
    アする一時メモリ93と、 (f)複数のストア領域94a〜94iを有し、レベル
    弁別手段44の出力に応答し、ローパスフィルタ42の
    出力が、前記弁別レベル以上であるとき、一時メモリ9
    3の地震波出力を、ストア領域94a〜94iにストア
    する地震波メモリ94とを含むことを特徴とする感震検
    出装置。
  3. 【請求項3】 (a)請求項1または2記載の感震器が
    搭載され、 (b)ガスの入口51から供給されるガスを、計量し、
    出口54に導くガスメータ本体53と、 (c)前記入口51とガスメータ本体53との間に介在
    され、レベル弁別手段44の出力に応答し、ローパスフ
    ィルタ42の出力が前記弁別レベルを超えたとき遮断す
    る遮断弁52とを含むことを特徴とするガスメータ。
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