JP3360257B2 - Seismograph - Google Patents

Seismograph

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JP3360257B2
JP3360257B2 JP2000097157A JP2000097157A JP3360257B2 JP 3360257 B2 JP3360257 B2 JP 3360257B2 JP 2000097157 A JP2000097157 A JP 2000097157A JP 2000097157 A JP2000097157 A JP 2000097157A JP 3360257 B2 JP3360257 B2 JP 3360257B2
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optical fiber
casing
axis direction
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fiber grating
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孝雄 江口
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独立行政法人防災科学技術研究所
孝雄 江口
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ・グレ
ーティング(光ファイバー回折格子)への外部印加力に
対応して変換されたレーザ光の反射波長を計測し、水
平、垂直の3方向の並進加速度の検出の他、回転角加速
度の検出も可能とする地震計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention measures the reflected wavelength of a laser beam converted in response to an externally applied force to an optical fiber grating (optical fiber diffraction grating), and calculates translational acceleration in three directions, horizontal and vertical. The present invention relates to a seismometer capable of detecting a rotational angular acceleration in addition to the detection of a rotation angle acceleration.

【0002】[0002]

【従来の技術】本出願人等は、積層した複数の力センサ
の各検出出力を平均化することでセンサの検出感度の向
上をはかる他、円筒状の光ファイバロールを、見掛け上
サーボ機能を有する部材として作用させることで、特別
の部品を付加することなく、サーボ機能を発揮させた水
平、垂直の3次元方向の加速度fx、fy、fzの検出
を行う地震計に関する発明を、特許第2896374号
公報(特願平10−60394号)に開示している。
2. Description of the Related Art Applicants and others attempt to improve the detection sensitivity of sensors by averaging the detection outputs of a plurality of stacked force sensors, and also provide a cylindrical optical fiber roll with an apparent servo function. Patent No. 2,896,374 discloses an invention relating to a seismometer that detects horizontal and vertical accelerations fx, fy, and fz in a three-dimensional horizontal and vertical direction by exerting a servo function without acting as a member having a special function. (Japanese Patent Application No. 10-60394).

【0003】例示的に示す2次元方向の加速度を検出す
る地震計の概略を図19に基づいて説明すると、中空の
方形柱状荷重体101及び筒体102と、筒体102及
び中実荷重体103との対向間隙に、各剛体板105B
〜112Bの面にそれぞれ圧力変化に敏感に反応する円
筒形状の光ファイバロール105A〜112Aを設けて
なる複数の力センサを積層配設し、矢印F方向から水平
加速度を印加すると、光ファイバロール105A〜11
2Aの各出力光を加算平均した位相変位光が出力され
る。そして、光ファイバロール105A〜112Aの持
つ弾性機能により、荷重体102、103と剛体板10
5B〜112Bとの変位による加圧力とバランスする位
置にて荷重体102、103と剛体板105B〜112
Bとの変位を停止させるサーボ機能を発揮させる。
The outline of a seismometer for detecting acceleration in a two-dimensional direction, which is shown as an example, will be described with reference to FIG. And each rigid plate 105B
When a horizontal acceleration is applied in the direction of arrow F, a plurality of force sensors each having a cylindrical optical fiber roll 105A to 112A responsive to a pressure change are laminated on the surfaces of the optical fiber roll 105A. ~ 11
Phase displacement light obtained by averaging the output lights of 2A is output. The elastic members of the optical fiber rolls 105A to 112A allow the load members 102 and 103 and the rigid plate 10 to be mounted.
The load bodies 102 and 103 and the rigid plates 105B to 112 are positioned at a position that balances the pressing force due to the displacement between the load plates 5B to 112B.
The servo function to stop the displacement with B is exhibited.

【0004】他方、水面レベルを計測、監視する水圧セ
ンサとして、光ファイバ・グレーティングを備え、水面
レベルの変動に基づいて発生される張力の変動をレーザ
励起光の波長λを変位波長λi に変換する水圧センサの
発明を、特許第2879677号公報(特願平10−6
0397号)に開示している。
[0004] On the other hand, measures the water level, as water pressure sensor for monitoring comprises an optical fiber grating, converts the variation of tension being generated on the basis of the variation of water level wavelength lambda of the laser excitation light to the displacement wavelength lambda i Japanese Patent No. 2879767 (Japanese Patent Application No. 10-6) discloses an invention of a
0397).

【0005】このセンサの作用を図20に基づいて説明
すると、柔軟な薄膜袋状体等からなる容器207に光フ
ァイバ・グレーティング208を内蔵するとともに、光
ファイバ・グレーティング208の外周面に対し垂直方
向から水圧を印加し得るように十分な量の粘性液体20
9が充填されている。この容器207に水圧を加え、光
ファイバ・グレーティング208の外周面に静水圧jを
印加してその直径を収縮させてその長手方向に伸長さ
せ、これにより光ファイバ・グレーティング208の回
折格子のピッチを増大させることで、レーザ光源212
からの波長λを有するレーザ励起光を入射させると、特
定の波長λi1が反射され、光カプラー214を経由して
図示しない波長測定器に入射され、ここで計測し、符号
化した水圧信号を地上局に伝送する。
The operation of this sensor will be described with reference to FIG. 20. An optical fiber grating 208 is built in a container 207 made of a flexible thin film bag or the like, and the sensor is perpendicular Sufficient amount of viscous liquid 20 to apply water pressure from
9 are filled. Water pressure is applied to the container 207, and a hydrostatic pressure j is applied to the outer peripheral surface of the optical fiber grating 208 to reduce its diameter and expand it in the longitudinal direction. By increasing, the laser light source 212
When a laser excitation light having a wavelength λ from the incident light is incident, a specific wavelength λ i1 is reflected and incident on a wavelength measuring device (not shown) via the optical coupler 214, where the measured and coded water pressure signal is converted. Transmit to ground station.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した地
震計に関する特許第2896374号公報(特願平10
−60394号)によれば、光ファイバを用いたセンサ
により、XYZの3水平方向成分の並進加速度の検出を
可能にするものの、荷重体に作用するXY平面における
回転角加速度ωXY、YZ平面における回転角加速度
ωYZ、ZX平面における回転角速度ωZXの加速度の検出
については何ら提案されていない上、光ファイバ・グレ
ーティングよりなる力センサにより、地震計の荷重体に
印加される並進加速度の検出を可能にする装置は未だ実
用化されていない。
By the way, Japanese Patent Application No. 2896374 (Japanese Patent Application No. Hei 10 (1996)) discloses the above-mentioned seismometer.
According to Japanese Patent Application Laid-Open No. -60394), although it is possible to detect the translational acceleration of the three horizontal components of XYZ by a sensor using an optical fiber, the rotational angular acceleration ω XY acting on the load body in the XY plane, No proposal has been made for the detection of the acceleration of the rotational angular velocity ω YZ , the rotational angular velocity ω ZX in the ZX plane, and the detection of the translational acceleration applied to the load body of the seismometer by a force sensor consisting of an optical fiber grating. The enabling device has not yet been put to practical use.

【0007】そこで、本発明の目的は、光ファイバ・グ
レーティングへの外部印加力に対応して変換されたレー
ザ光の発振周波数の変位波長を計測し、水平、垂直の3
方向の並進加速度の検出と共に、上記3方向の回転角加
速度の検出を同時に可能とする地震計を提供することに
ある。
Therefore, an object of the present invention is to measure the displacement wavelength of the oscillation frequency of the laser light converted in response to the externally applied force to the optical fiber grating, and to measure the horizontal and vertical wavelengths.
It is an object of the present invention to provide a seismometer capable of simultaneously detecting the rotational acceleration in the three directions as well as the translational acceleration in the directions.

【0008】さらに、本発明の他の目的は、多面体形状
の中実荷重体に対するクランプ機構を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a clamping mechanism for a polyhedral solid load body.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
地震計は、中空の多面体形状を有するケーシングの各内
側面から間隔を介在させて、多面体形状の中実荷重体
を、ケーシング及び中実荷重体の各中心位置がXYZ軸
の座標原点に位置するよう配置するとともに、X軸方向
におけるケーシングの+X軸方向及び−X軸方向におけ
る各内側面の中心部と、中実荷重体の+X軸方向及び−
X軸方向における各外側面の中心部とにそれぞれ、光フ
ァイバ・グレーティング(+X)の一端及び他端に接続
した支持線を、そして光ファイバ・グレーティング(−
X)の一端及び他端に接続した支持線を固設し、Y軸方
向におけるケーシングの+Y軸方向及び−Y軸方向にお
ける各内側面の中心部と、中実荷重体の+Y軸方向及び
−Y軸方向における各外側面の中心部とにそれぞれ、光
ファイバ・グレーティング(+Y)の一端及び他端に接
続した支持線を、そして光ファイバ・グレーティング
(−Y)の一端及び他端に接続した支持線を固設し、Z
軸方向におけるケーシングの+Z軸方向及び−Z軸方向
における各内側面の中心部と、中実荷重体の+Z軸方向
及び−Z軸方向における各外側面の中心部とにそれぞ
れ、光ファイバ・グレーティング(+Z)の一端及び他
端に接続した支持線を、そして光ファイバ・グレーティ
ング(−Z)の一端及び他端に接続した支持線を固設す
ることにより、中実荷重体を、ケーシングに印加される
並進加速度Fに対応して相対変位させ、各光ファイバ・
グレーティングに加速度を及ぼすようにケーシングに垂
設支持し、各光ファイバ・グレーティングがそれぞれ波
長の相違するレーザ励起光を取り込み、ケーシングに対
する中実荷重体の相対変位に基づく各光ファイバ・グレ
ーティングからの波長変位した各反射波長出力信号の変
化分に基づいて、ケーシングに印加される並進加速度の
印加方向と、その大きさとを示す判別データを出力する
データ処理装置に伝送することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a seismometer according to the present invention, wherein a solid load body having a polyhedral shape is formed by interposing a space from each inner surface of a casing having a hollow polyhedral shape. Each of the center positions of the solid load bodies is arranged so as to be located at the coordinate origin of the XYZ axes, and the center of each inner surface in the + X axis direction and the −X axis direction of the casing in the X axis direction, and + X axis direction and-
A support wire connected to one end and the other end of the optical fiber grating (+ X) is provided at the center of each outer surface in the X-axis direction, respectively.
X) are fixedly connected to one end and the other end of the casing, the center of each inner surface in the + Y-axis direction and the −Y-axis direction of the casing in the Y-axis direction, and the + Y-axis direction and − A support wire connected to one end and the other end of the optical fiber grating (+ Y) was connected to the center of each outer surface in the Y-axis direction, and connected to one end and the other end of the optical fiber grating (-Y). Fix the support line, Z
Optical fiber gratings at the center of each inner surface of the casing in the + Z axis direction and -Z axis direction in the axial direction, and at the center of each outer surface in the + Z axis direction and -Z axis direction of the solid load body, respectively. A solid load is applied to the casing by fixing a support wire connected to one end and the other end of (+ Z) and a support wire connected to one end and the other end of the optical fiber grating (-Z). Relative displacement corresponding to the translational acceleration F
The optical fiber grating captures the laser excitation light with different wavelengths from the optical fiber grating based on the relative displacement of the solid load body with respect to the casing. On the basis of the amount of change in each of the displaced reflected wavelength output signals, the data is transmitted to a data processing device that outputs discrimination data indicating the direction of application of the translational acceleration applied to the casing and the magnitude thereof.

【0010】請求項2記載の発明は、上記データ処理装
置は、光ファイバ・グレーティング(+X)及び光ファ
イバ・グレーティング(−X)の各反射波長出力信号の
差から算出したその極性及びその大きさを示す信号に基
づいて、光ファイバ・グレーティング(+Y)及び光フ
ァイバ・グレーティング(−Y)の各反射波長出力信号
の差から算出したその極性及びその大きさを示す信号に
基づいて、及び光ファイバ・グレーティング(+Z)及
び光ファイバ・グレーティング(−Z)の反射波長出力
信号の差から算出したその極性及びその大きさを示す信
号に基づいて、X軸方向、Y軸方向、又はZ軸方向のど
の方向から、どの程度の大きさの並進加速度が印加され
たを示す判別データを出力することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the data processing apparatus, the polarity and the magnitude of the polarity calculated from the difference between the reflected wavelength output signals of the optical fiber grating (+ X) and the optical fiber grating (-X) are provided. And the optical fiber grating (+ Y) and the optical fiber grating (-Y) based on the signal indicating the polarity and magnitude thereof calculated from the difference between the reflected wavelength output signals of the optical fiber grating (-Y) and the optical fiber Based on a signal indicating the polarity and the magnitude calculated from the difference between the reflected wavelength output signals of the grating (+ Z) and the optical fiber grating (-Z), in the X-axis direction, the Y-axis direction, or the Z-axis direction. It is characterized in that it outputs discrimination data indicating from which direction and to what magnitude the translational acceleration is applied.

【0011】請求項3記載の発明は、上記多面体形状の
ケーシング内の中実荷重体が球形形状を有するか、多面
体形状のケーシングが球形形状を有しかつ該ケーシング
内の中実荷重体が多面体形状を有するか、又はケーシン
グと中実荷重体とが共に球形形状を有することを特徴と
する。
According to a third aspect of the present invention, the solid load body in the polyhedral casing has a spherical shape or the polyhedral casing has a spherical shape and the solid load body in the casing has a polyhedral shape. Or both the casing and the solid load body have a spherical shape.

【0012】請求項4記載の発明は、中空の多面体形状
を有するケーシングの各内側面から間隔を介在させて、
多面体形状の中実荷重体を、ケーシング及び中実荷重体
の各中心位置がXYZ軸の座標原点に位置するよう配置
し、中実荷重体の+X軸方向の外側面中心部と、ケーシ
ングの、+X軸と直交する直交点を挟んで±Y軸方向に
離隔させた内側面とに、並設された光ファイバ・グレー
ティング(+X1)、(+X2)の一方の各端面に接続
した支持線の各端部と、他方の各端面に接続した支持線
の各端部とを接続することにより、XY平面においてV
字形状を形成するよう張設支持し、中実荷重体の−X軸
方向の外側面中心部と、ケーシングの、−X軸と直交す
る直交点を挟んで±Y軸方向に離隔させた内側面とに、
並設された光ファイバ・グレーティング(−X3)、
(−X4)の一方の各端面に接続した支持線の各端部
と、他方の各端面に接続した支持線の各端部とを接続す
ることにより、XY平面においてV字形状を形成するよ
うに張設、支持し、中実荷重体の+Y軸方向の外側面中
心部と、ケーシングの、+Y軸と直交する直交点を挟ん
で±Z軸方向に離隔させた内側面とに、並設された光フ
ァイバ・グレーティング(+Y1)、(+Y2)の一方
の各端面に接続した支持線の各端部と、他方の各端面に
接続した支持線の各端部とを接続することにより、YZ
平面においてV字形状を形成するよう張設、支持し、中
実荷重体の−Y軸方向の外側面中心部と、ケーシング
の、−Y軸と直交する直交点を挟んで±Z軸方向に離隔
させた内側面とに、並設された光ファイバ・グレーティ
ング(−Y3)、(−Y4)の一方の各端面に接続した
支持線の各端部を合一にした部分と、他方の各端面に接
続した支持線の各端部とを、YZ平面においてV字形状
を形成するように張設、支持し、中実荷重体の+Z軸方
向の外側面中心部と、ケーシングの、+Z軸と直交する
直交点を挟んで±X軸方向に離隔させた内側面とに、並
設された光ファイバ・グレーティング(+Z1)、(+
Z2)の一方の各端面に接続した支持線の各端部を合一
にした部分と、他方の各端面に接続した支持線の各端部
とを接続することにより、ZX平面においてV字形状を
形成するよう張設、支持し、中実荷重体の−Z軸方向の
外側面中心部と、ケーシングの、−Z軸と直交する直交
点を挟んで±X軸方向に離隔させた内側面とに、並設さ
れた光ファイバ・グレーティング(−Z3)、(−Z
4)の一方の各端面に接続された支持線の各端部を合一
にした部分と、他方の各端面に接続した支持線の各端部
とを、ZX平面においてV字形状を形成するように張
設、支持することにより、中実荷重体を、ケーシングに
印加される並進加速度K、又は回転角加速度ωに対応し
て相対変位させ、各光ファイバ・グレーティングに加速
度を及ぼすようにケーシングに垂設支持し、そして、各
光ファイバ・グレーティングがそれぞれ波長の相違する
レーザ励起光を取り込み、荷重体を、ケーシングに印加
される並進加速度K、又は回転角加速度ωに対応して相
対変位させ、相対変位に基づく光ファイバ・グレーティ
ングからの各反射光波長出力信号の変化分に基づいて、
ケーシングに印加される並進加速度K、又は回転角加速
度ωの印加方向と、その大きさを示す計測信号を出力す
るデータ処理装置に伝送する事を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, a space is interposed from each inner surface of a casing having a hollow polyhedral shape.
The solid load body having a polyhedral shape is arranged such that the respective center positions of the casing and the solid load body are located at the coordinate origin of the XYZ axes, and the center of the outer surface in the + X axis direction of the solid load body and the casing, Each of the supporting wires connected to one end face of one of the optical fiber gratings (+ X1) and (+ X2) arranged on the inner surface separated in the ± Y-axis direction with an orthogonal point orthogonal to the + X axis interposed therebetween. By connecting the end and each end of the support wire connected to the other end face, V in the XY plane
The inside of the solid load body separated in the ± Y-axis direction from the center of the outer surface of the solid load body in the −X-axis direction and the orthogonal point of the casing orthogonal to the −X-axis. On the side,
Side-by-side optical fiber gratings (-X3),
By connecting each end of the support line connected to one end surface of (-X4) and each end of the support line connected to each other end surface, a V-shape is formed on the XY plane. On the center of the outer surface of the solid load body in the + Y-axis direction and the inner surface of the casing separated in the ± Z-axis direction across an orthogonal point perpendicular to the + Y-axis. By connecting each end of the support wire connected to one end face of each of the optical fiber gratings (+ Y1) and (+ Y2) and each end of the support wire connected to each other end face, YZ is obtained.
It is stretched and supported to form a V-shape in a plane, and the center of the outer surface in the −Y-axis direction of the solid load body and the ± Z-axis direction across the orthogonal point of the casing orthogonal to the −Y axis. A portion where the ends of the support wires connected to one end of each of the optical fiber gratings (-Y3) and (-Y4) are united with the separated inner surface, Each end of the support wire connected to the end face is stretched and supported so as to form a V-shape in the YZ plane, and the center of the outer surface of the solid load body in the + Z axis direction and the + Z axis of the casing are supported. The optical fiber gratings (+ Z1), (+
Z2), by connecting a portion where the ends of the support wires connected to one end face are united and each end of the support wire connected to the other end face, a V-shape is formed on the ZX plane. The inner surface of the solid load body is separated from the center of the outer surface in the -Z-axis direction and the casing, in the ± X-axis direction, across an orthogonal point perpendicular to the -Z-axis. And the optical fiber gratings (-Z3) and (-Z
4) A V-shape is formed on the ZX plane by combining the ends of the support lines connected to the respective one end surfaces and the ends of the support lines connected to the other end surfaces. The solid load body is relatively displaced in accordance with the translational acceleration K or the rotational angular acceleration ω applied to the casing by stretching and supporting the casing so that the acceleration is applied to each optical fiber grating. And each optical fiber grating takes in laser excitation light having a different wavelength, and displaces the load relative to the translational acceleration K or the rotational angular acceleration ω applied to the casing. , Based on the change of each reflected light wavelength output signal from the optical fiber grating based on the relative displacement,
The present invention is characterized in that the direction of application of the translational acceleration K or the rotational angular acceleration ω applied to the casing and the measurement signal indicating the magnitude thereof are transmitted to a data processing device that outputs the measurement signal.

【0013】請求項5記載の発明は、上記データ処理装
置は、光ファイバ・グレーティング(+X1)及び(+
X2)の各反射波長出力信号の加算値と、光ファイバ・
グレーティング(−X3)及び(−X4)の各反射波長
出力信号の加算値との差から求めたその極性と大きさか
ら、X軸方向のどの方向からどれ位の大きさの並進加速
度Kxが印加されたかを示す計測データを出力し、光フ
ァイバ・グレーティング(+Y1)及び(+Y2)の各
反射波長出力信号の加算値と、光ファイバ・グレーティ
ング(−Y3)及び(−Y4)の各反射波長出力信号の
加算値との差から求めたその極性と大きさとから、Y軸
方向のどの方向からどれ位の大きさの並進加速度Kyが
印加されたかを示す計測データを出力し、光ファイバ・
グレーティング(+Z1)及び(+Z2)の各反射波長
出力信号の加算値と、光ファイバ・グレーティング(−
Z3)及び(−Z4)の各反射波長出力信号の加算値と
の差から求めたその極性と大きさとから、Z軸方向のど
の方向からどれ位の大きさの並進加速度Kzが印加され
たかを示す計測データを出力し、そして、光ファイバ・
グレーティング(+X1)と(+X2)各反射波長出力
信号の差から、または光ファイバ・グレーティング(−
X3)と(−X4)の各反射波長出力信号の差から求め
たその極性と大きさから、荷重体に対しZ軸回りに印加
された回転角加速度ωXYの印加方向と、その大きさを示
す計測データを出力し、光ファイバ・グレーティング
(+Y1)と(+Y2)の各反射波長出力信号の差か
ら、又は光ファイバ・グレーティング(−X3)と(−
X4)の各反射波長出力信号の差から求めたその極性と
大きさから、荷重体に対しX軸回りに印加された回転角
加速度ωYZの印加方向と、その大きさを示す計測データ
を出力し、光ファイバ・グレーティング(+Z1)と
(+Z2)の各反射波長出力信号の差から、又は光ファ
イバ・グレーティング(−Z3)と(−Z4)の各反射
波長出力信号の差からその極性と大きさから、荷重体に
対しY軸回りに印加された回転角加速度ωZXの印加方向
と、その大きさを示す計測データを出力し、±X軸方
向、±Y軸方向、又は±Z軸方向の各極性とその大きさ
を示す信号との有無を判別し、その判定結果に基づいて
上記ケーシングに印加される並進加速度の印加方向、及
びその大きさとを示す計測信号と、ケーシングに印加さ
れるX軸回り、Y軸回り、又はZ軸回りの回転角加速度
の印加方向、及びその大きさの有無を判別し、その判定
結果に基づいて上記ケーシングのX軸回り、Y軸回り、
又はZ軸回りに印加される回転角加速度の印加方向、及
びその大きさを示す計測信号とを出力することを特徴と
する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the data processing device, the optical fiber gratings (+ X1) and (+ X1)
X2) the sum of the reflected wavelength output signals and the optical fiber
From the polarity and magnitude obtained from the difference between the reflection wavelength output signals of the gratings (-X3) and (-X4) and the magnitude thereof, a translation acceleration Kx of any magnitude in any direction in the X-axis direction is applied. The measurement data indicating whether or not the reflection has been performed is output, and the sum of the reflection wavelength output signals of the optical fiber gratings (+ Y1) and (+ Y2) and the reflection wavelength outputs of the optical fiber gratings (-Y3) and (-Y4) are output. From the polarity and magnitude obtained from the difference between the signal and the added value, measurement data indicating from which direction in the Y-axis direction the magnitude of the translational acceleration Ky was applied is output.
The sum of the reflection wavelength output signals of the gratings (+ Z1) and (+ Z2) and the optical fiber grating (−
From the polarity and magnitude obtained from the difference between the reflection wavelength output signals Z3) and (−Z4), it is possible to determine from which direction in the Z-axis direction the magnitude of the translational acceleration Kz was applied. Output the measured data
The difference between the output signals of the gratings (+ X1) and (+ X2), or the optical fiber grating (−
From the polarity and magnitude obtained from the difference between the reflected wavelength output signals of X3) and (−X4), the application direction and magnitude of the rotational angular acceleration ω XY applied to the load body around the Z axis are determined. The measured data shown is output, and the difference between the reflected wavelength output signals of the optical fiber gratings (+ Y1) and (+ Y2), or the optical fiber gratings (−X3) and (−
X4) Outputs measurement data indicating the direction of application of the rotational angular acceleration ω YZ applied around the X-axis to the load and the magnitude from the polarity and magnitude obtained from the difference between the reflected wavelength output signals of X4). Then, the polarity and magnitude thereof are determined from the difference between the reflected wavelength output signals of the optical fiber gratings (+ Z1) and (+ Z2) or from the difference between the reflected wavelength output signals of the optical fiber gratings (-Z3) and (-Z4). Therefore, the application direction of the rotational angular acceleration ω ZX applied to the load body around the Y axis and the measurement data indicating the magnitude are output, and the ± X axis direction, ± Y axis direction, or ± Z axis direction And the presence or absence of a signal indicating the magnitude of each polarity and the direction of application of the translational acceleration applied to the casing based on the determination result, and a measurement signal indicating the magnitude of the translational acceleration applied to the casing. Around X axis, around Y axis, Or, the direction of application of the rotational angular acceleration about the Z axis, and the presence or absence of the magnitude is determined, based on the determination result around the X axis, around the Y axis of the casing,
Alternatively, it outputs a direction of application of the rotational angular acceleration applied around the Z axis and a measurement signal indicating the magnitude thereof.

【0014】請求項6記載の発明は、上記多面体形状の
ケーシング内の中実荷重体が球形形状を有するか、多面
体形状のケーシングが球形形状を有しかつ該ケーシング
内の中実荷重体が多面体形状を有するか、又はケーシン
グと中実荷重体とが共に球形形状を有することを特徴と
する。
According to a sixth aspect of the present invention, the solid load body in the polyhedral casing has a spherical shape, or the polyhedral casing has a spherical shape and the solid load body in the casing has a polyhedral shape. Or both the casing and the solid load body have a spherical shape.

【0015】請求項7の発明は、少なくとも1組の2本
の軸体のそれぞれが、ケーシングの外側から、そのケー
シングの対角線上に位置する角縁部の軸方向長さのほぼ
中央部を貫通し、もしくはケーシングの内側であって、
ケーシングの内側対角線の軸方向長さのほぼ中央部と対
向する位置から、中実荷重体の対角線上に位置する角縁
部の軸方向の長さのほぼ中央部に対向、位置し、各軸体
の一端に設けた断面L字形状のアングル部材の、中実荷
重体の上記角縁部と対向する係合面にクッション部材を
有し、軸体の他端部にウオームギヤを刻設するととも
に、ウオームギヤと噛み合うピニオンを駆動する電動機
を固設してなる中実荷重体ロック機構を備え、電動機の
駆動により各軸体を中実荷重体の角縁部に対して変位さ
せ、アングル部材の係合面と中実荷重体角縁部との係
止、離脱を行うことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, each of the at least one pair of two shafts penetrates from the outside of the casing to a substantially central portion of the axial length of a corner edge located on a diagonal line of the casing. Or inside the casing,
Each of the shafts is located at a position substantially opposite to the axial center of the inner diagonal line of the casing and substantially opposite to the axial center of the diagonal edge of the solid load body. An angle member having an L-shaped cross section provided at one end of the body has a cushion member on an engagement surface facing the above-mentioned corner portion of the solid load body, and a worm gear is engraved on the other end of the shaft body. A solid load lock mechanism in which a motor for driving a pinion that meshes with the worm gear is fixed. The engaging and disengaging of the mating surface and the edge of the solid load body is performed.

【0016】請求項8の発明は、上記光ファイバ・グレ
ーティングはレーザ励起光出射側に対して並列接続され
ており、光ファイバ・グレーティングのそれぞれの透過
光伝播方向先端部に光ファイバを接続し、光ファイバの
各先端に透過光吸収スペクトル計測器をそれぞれ接続
し、光ファイバ・グレーティングから波長変位した各反
射波長出力信号を出射するとともに、各透過光吸収スペ
クトル計測器から、各光ファイバ・グレーティングから
の各反射波長出力信号の波長を特定した各吸収スペクト
ル波長を出射することにより、反射光データと透過光デ
ータとを出力することを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, the optical fiber grating is connected in parallel to a laser excitation light emitting side, and an optical fiber is connected to each end of the optical fiber grating in the transmitted light propagation direction. A transmitted light absorption spectrum measuring device is connected to each end of the optical fiber, and each reflected wavelength output signal whose wavelength is displaced from the optical fiber grating is emitted, and from each transmitted light absorption spectrum measuring device, from each optical fiber grating The reflected light data and the transmitted light data are output by emitting each absorption spectrum wavelength that specifies the wavelength of each reflected wavelength output signal.

【0017】請求項9の発明は、上記光ファイバ・グレ
ーティングはレーザ励起光出射側に対して直列接続され
ており、光ファイバ・グレーティングの透過光伝播方向
先端部に光ファイバを接続し、光ファイバの先端に透過
光吸収スペクトル計測器を接続し、光ファイバ・グレー
ティングから波長変位した各反射波長出力信号を出射す
るとともに、透過光吸収スペクトル計測器から、各光フ
ァイバ・グレーティングからの各反射波長出力信号の波
長を特定した各吸収スペクトル波長を出射することによ
り、反射光データと透過光データとを出力することを特
徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, the optical fiber grating is connected in series to a laser excitation light emitting side, and an optical fiber is connected to an end of the optical fiber grating in a transmitted light propagation direction. The transmitted light absorption spectrum measuring instrument is connected to the tip of the optical fiber grating, and the reflected wavelength output signal whose wavelength is shifted from the optical fiber grating is emitted, and the reflected wavelength output from each optical fiber grating is transmitted from the transmitted light absorption spectrum measuring instrument It is characterized in that reflected light data and transmitted light data are output by emitting each absorption spectrum wavelength that specifies a signal wavelength.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
を図面を参照して説明する。図1は光ファイバ・グレー
ティングへの印加加速度(張力)と、これに対応して変
動する反射光波長の変化分との関係を示すグラフ、図2
乃至図5は本発明の地震計の第1の実施の形態を示す
図、図2は、図4の、点線で示すケーシング2から1点
鎖線で示す蓋2A、2Bを取り外して矢印DE方向に移
動させ、その内部を透視して示す地震計の斜視図におい
て、矢印A方向から眺めた図、図3は図5において、ケ
ーシング2を透視して矢印B方向から眺めた図、図4
は、図5において、ケーシング2を透視して矢印C方向
から眺めた図、図5はケーシング2から蓋2A、2Bを
取り外した上、ケーシング2及び蓋2A、2Bを透視し
て示す地震計内部の斜視図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a graph showing the relationship between the acceleration (tension) applied to the optical fiber grating and the amount of change in the reflected light wavelength that fluctuates in response thereto.
5 are diagrams showing a first embodiment of the seismometer of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a casing 2 shown by a dotted line in FIG. FIG. 3 is a perspective view of the seismometer which is moved and seen through the inside thereof, as viewed from the direction of arrow A. FIG. 3 is a view of FIG.
5 is a view of the casing 2 seen from the direction of arrow C in FIG. 5, and FIG. It is a perspective view of.

【0019】図示しない支持架台に固定されている地震
計1は、図5に示すように、中空、即ち、筒状で、例え
ば、正6面体形状を有するとともに、対向開口部を蓋2
A、2Bにより閉塞可能とするケーシング2内には、例
えば、正6面体形状の中実荷重体3が、その中心点をケ
ーシング2の中心点(XYZ軸の座標原点)に位置させ
ると共に、ケーシング2の内側面から間隔を介在させ、
以下に説明するようにしてXYZ方向に変位可能に垂
設、支持されている。なお、光ファイバ・グレーティン
グを取り付けた後、図1の特性グラフに示すように、予
め、光ファイバ・グレーティングに印加する加速度(張
力)と、加速度に対応して軸方向に伸びる光ファイバ・
グレーティングからの反射光波長の変化分との関係を求
めておく。
As shown in FIG. 5, the seismometer 1 fixed to a support base (not shown) is hollow, that is, cylindrical, for example, has a regular hexahedron shape, and has an opposing opening 2
In the casing 2 which can be closed by A and 2B, for example, a solid load body 3 having a regular hexahedron shape has its center point located at the center point of the casing 2 (the coordinate origin of the XYZ axes), and With an interval from the inner surface of 2,
As described below, it is suspended and supported so as to be displaceable in the XYZ directions. After the optical fiber grating is attached, as shown in the characteristic graph of FIG. 1, the acceleration (tension) applied to the optical fiber grating and the optical fiber extending in the axial direction corresponding to the acceleration are determined in advance.
The relationship with the change in the wavelength of the reflected light from the grating is determined in advance.

【0020】次に、図2(図5)を参照すると、X軸と
直交する中実荷重体3の両側面の中心部と、X方向の並
進加速度検出用の光ファイバ・グレーティング4(+
X)及び6(−X)の一方の端面中心部とを、剛性を有
する、例えば、鋼よりなる支持線5、7により支持する
とともに、光ファイバ・グレーティング4(+X)、6
(−X)の他方の端面中心部と、ケーシング2の内側面
中央部に固設した光ファイバ・グレーティング用の張力
調整部材H、Hの、X軸と直交する中心部h1、h2と
を支持線5、7により支持する。さらに、荷重体3のZ
軸と直交する両側面中心部と、Z方向の並進加速度検出
用の光ファイバ・グレーティング12(+Z)及び14
(−Z)の一方の端面中心部とを支持線13、15によ
り支持するとともに、光ファイバ・グレーティング12
(+Z)、14(−Z)の他方の端面中心部と、同様
に、ケーシング2に固設した光ファイバ・グレーティン
グ用の張力調整部材H、Hの、Z軸と直交する内側面中
心部h5、h6とを支持線13、15により支持する。
Next, referring to FIG. 2 (FIG. 5), the center of both sides of the solid load 3 orthogonal to the X axis and the optical fiber grating 4 (+
X) and 6 (-X) are supported by rigid support wires 5 and 7 made of, for example, steel, and the optical fiber gratings 4 (+ X) and 6 (-X).
The center part of the other end face of (−X) and the center parts h1 and h2 of the tension adjusting members H and H for the optical fiber grating fixed to the center part of the inner surface of the casing 2 and orthogonal to the X axis are supported. Supported by lines 5 and 7. Further, Z of the load 3
Optical fiber gratings 12 (+ Z) and 14 for detecting the translational acceleration in the Z direction
The center of one end face of (-Z) is supported by support lines 13 and 15 and the optical fiber grating 12 is supported.
(+ Z), the center of the other end face of 14 (−Z), and the center h5 of the inner surface of the tension adjusting members H, H similarly fixed to the casing 2 for the optical fiber grating, which are orthogonal to the Z axis. , H6 are supported by support lines 13 and 15.

【0021】上記張力調整部材Hは、手動操作、又は自
動調整方式により、常時張力を印加してある各支持線を
引っ張り、又は緩めることで、外部からの加速度印加の
無い静穏時の状態で、つまり、実測時の印加伸縮力の無
い状態で各光ファイバ・グレーティングに或る一定の張
力が加わるように、その反射波長データを見ながら微調
整するものである。
The tension adjusting member H can be manually or automatically adjusted to pull or loosen each support line to which tension is constantly applied, so that the tension adjusting member H is in a quiet state without an external acceleration applied. In other words, fine adjustment is made while observing the reflection wavelength data so that a certain tension is applied to each optical fiber grating in a state where there is no applied stretching force at the time of actual measurement.

【0022】図3(図5)を参照すると、荷重体3のY
軸と直交する両側面中心部と、Y方向の並進加速度検出
用の光ファイバ・グレーティング8(+Y)及び10
(−Y)の一方の端面中心部とを支持線9、11により
支持し、また、光ファイバ・グレーティング8(+
Y)、10(−Y)の他方の端面中心部と、ケーシング
2の内側面中央部に固設した光ファイバ・グレーティン
グ用の張力調整部材H、Hの、Y軸と直交する内側面中
心部h3、h4とを支持線9、11により支持する事に
より、ケーシング2にXY、又はZ方向から並進加速度
Fが印加されると、中実荷重体3がケーシング2に対し
XYZ方向に変位可能に垂設される。
Referring to FIG. 3 (FIG. 5), the Y
Optical fiber gratings 8 (+ Y) and 10 for detecting the translational acceleration in the Y direction
The center of one end face of (−Y) is supported by support lines 9 and 11, and the optical fiber grating 8 (+
Y) The center of the other end face of 10 (-Y) and the center of the inner surface of the tension adjusting members H, H for the optical fiber grating fixed to the center of the inner surface of the casing 2 at right angles to the Y axis. By supporting h3 and h4 with the support lines 9 and 11, when a translational acceleration F is applied to the casing 2 from the XY or Z directions, the solid load body 3 can be displaced in the XYZ directions with respect to the casing 2. It is suspended.

【0023】図4(図5)は、中実荷重体3と、Z方向
の並進加速度検出用の光ファイバ・グレーティング12
(+Z)、14(−Z)、及びY方向の並進加速度検出
用の光ファイバ・グレーティング8(+Y)、10(−
Y)との支持状態を示したもので、その支持は既に述べ
たとおりであるので、その再述は省略する。
FIG. 4 (FIG. 5) shows a solid load body 3 and an optical fiber grating 12 for detecting a translational acceleration in the Z direction.
(+ Z), 14 (−Z), and optical fiber gratings 8 (+ Y), 10 (−) for detecting translational acceleration in the Y direction.
Y) shows the support state, and the support is as described above, so the re-statement is omitted.

【0024】図6は、地震計1の2組の中実荷重体クラ
ンプ機構300を矢印A方向から眺めたもので(図5、
参照)、回転軸にピニオン305を軸着した4台の各電
動機306をケーシング2の外側の対角線上に配設した
図示しない支持架台に固設する。そして、一方の一対の
軸体301、301と、他方の一対の軸体301、30
1とが、6面体形状のケーシング2の外側から、ケーシ
ング2の両対角線上に位置する角縁部の軸方向長さのほ
ぼ中央部を貫通し、さらに、6面体形状の中実荷重体3
の両対角線上に位置する角縁部の軸方向の長さのほぼ中
央部に対向するよう位置させる。そして、各軸体301
の一端に設けた断面ほぼL字形状のアングル部材302
の、上記中実荷重体3の上記角縁部と対向する係合面に
ゴムやフエルト等のクッション部材303を取り付け
る。他方、各軸体301の他端に刻設したウオームギヤ
304を、上記したピニオン305に噛み合わせること
で、中実荷重体ロック機構300がそれぞれ形成され
る。
FIG. 6 shows two sets of solid load body clamping mechanisms 300 of the seismometer 1 viewed from the direction of arrow A (FIG.
), And the four electric motors 306 each having a pinion 305 mounted on a rotary shaft are fixedly mounted on a support frame (not shown) disposed diagonally outside the casing 2. Then, one pair of shafts 301, 301 and the other pair of shafts 301, 30
1 penetrates from the outside of the hexahedral casing 2 to a substantially central portion of the axial length of a corner edge located on both diagonal lines of the casing 2, and further has a hexahedral solid load body 3.
Are positioned so as to oppose substantially the center of the axial length of the corner edge located on both diagonal lines. And each shaft body 301
Member having a substantially L-shaped cross section provided at one end of
A cushion member 303 made of rubber, felt, or the like is attached to the engagement surface of the solid load body 3 facing the corner edge. On the other hand, the worm gear 304 engraved on the other end of each shaft body 301 is engaged with the above-described pinion 305, whereby the solid load body locking mechanisms 300 are formed.

【0025】地震計1を観測箇所に搬送する際、光ファ
イバ・グレーティングに振動や、衝撃が付加されないよ
うにする目的で、各電動機306を正転駆動し、各軸体
301を中実荷重体2の角縁部に向けて変位させ、各ア
ングル部材302の係合面と中実荷重体3の角縁部とを
係止させて中実荷重体3をロックする。設置箇所に地震
計1を設置した後、電動機306を反転駆動し、各軸体
301を中実荷重体3の角縁部から離反するよう変位さ
せ、各アングル部材302の係合面と中実荷重体3の角
縁部との係止を外し、中実荷重体3を観測状態におく。
上記実施例では、2組の中実荷重体クランプ機構300
を設けてあるが、1組の中実荷重体クランプ機構でも十
分である。
When the seismometer 1 is transported to the observation site, each motor 306 is driven to rotate in the normal direction, and each shaft body 301 is moved to a solid load body in order to prevent vibration and impact from being applied to the optical fiber grating. The solid load body 3 is locked by displacing toward the corners of the solid load body 3 by locking the engagement surfaces of the angle members 302 and the corner edges of the solid load body 3. After the seismometer 1 is installed at the installation location, the electric motor 306 is reversely driven to displace each shaft body 301 so as to be separated from the corner of the solid load body 3, and the engagement surface of each angle member 302 and the solid surface The lock of the load body 3 with the corner is released, and the solid load body 3 is placed in an observation state.
In the above embodiment, two sets of solid load body clamping mechanisms 300
However, a set of solid load body clamping mechanisms is sufficient.

【0026】なお、ケーシング2の内側にクランプ機構
300を設けるよう構成することも可能である。この場
合、各軸体301の一方の端部が、ケーシング2の内側
であって、かつケーシング2の内側対角線の軸方向長さ
のほぼ中央部と対向する位置に位置し、その他方の端部
が中実荷重体3の両対角線上に位置する角縁部の軸方向
の長さのほぼ中央部に対向するよう位置させ、そして軸
体301の一方の端部に設けたウオームギヤ304に、
ケーシング2の内側に固設した電動機306に軸着した
ピニオン305を係合させる一方、その他方の端部に、
上記実施例に示すように、係合面にクッション部材30
3を設けたアングル部材302を取り付けるよう構成す
る。
It is also possible to provide a clamp mechanism 300 inside the casing 2. In this case, one end of each shaft body 301 is located inside the casing 2 and at a position facing the substantially central portion of the axial length of the inner diagonal line of the casing 2, and the other end Are positioned so as to face substantially the center of the axial length of the corner edge located on both diagonal lines of the solid load body 3, and the worm gear 304 provided at one end of the shaft body 301 has
The pinion 305, which is pivotally mounted on the electric motor 306 fixed inside the casing 2, is engaged with the other end.
As shown in the above embodiment, the cushion member 30
The angle member 302 provided with 3 is attached.

【0027】図7は本発明の地震計の計測ブロック図を
示すもので、地震計1の一部を構成するレーザ光発生・
波長計測部20には、以下の構成要素が設けられてい
る。即ち、給電線と光ファイバとを共に収納する外装ケ
ーブル31を介し、例えば、遠隔点に設置した図示しな
い観測局から送信される指令信号に基づき、波長λ1
λ2 、λ3 、λ4 、λ5 、λ6 を有するレーザ光28を
間欠的に励起、出射するレーザ光源22と、出射側から
の反射光の入射を阻止すると共に、レーザ光源22から
の上記レーザ光を光ファイバー25に載せて出射するア
イソレータ23と、アイソレータ23からの出射光を光
カプラー24A乃至24Fに送光する。
FIG. 7 shows a measurement block diagram of the seismometer according to the present invention.
The wavelength measuring unit 20 is provided with the following components. That is, the wavelength λ 1 , based on a command signal transmitted from an observation station (not shown) installed at a remote point via the external cable 31 that accommodates both the power supply line and the optical fiber,
A laser light source 22 that intermittently excites and emits a laser beam 28 having λ 2 , λ 3 , λ 4 , λ 5 , and λ 6 , and prevents incidence of reflected light from the emission side, The laser light is transmitted to the optical couplers 24A to 24F, and the light emitted from the isolator 23 is transmitted to the optical couplers 24A to 24F.

【0028】光ファイバ・グレーティング4(+X)
は、光カプラー26A及び光ファイバ25Aを介して波
長λ1 のレーザ光を取り込み、光ファイバ・グレーティ
ング4(+X)に印加される伸縮力に対応して光格子が
伸縮し、この伸縮力に比例したレベルを持つ波長変位反
射レーザ光λ1iを、光ファイバ29Aを介し、例えば、
ファブリー・ペロー型波長計を含む波長計測器27Aに
送光する。光ファイバ・グレーティング6(−X)は、
光カプラー26B及び光ファイバ25Bを介して波長λ
2 のレーザ光を取り込み、光ファイバ・グレーティング
6(−X)に印加される伸縮力に比例したレベルの波長
変位反射レーザ光λ2iを、光ファイバ29Bを介して波
長計測器27Bに送光する。光ファイバ・グレーティン
グ8(+Y)は、光カプラー26C及び光ファイバ25
Cを介して波長λ2 のレーザ光を取り込み、光ファイバ
・グレーティング8(+Y)に印加される伸縮力に比例
したレベルの波長変位反射レーザ光λ3iを、光ファイバ
29Cを介して波長計測器27Cに送光する。光ファイ
バ・グレーティング10(−Y)は、光カプラー26D
及び光ファイバ25Dを介して波長λ4 のレーザ光を取
り込み、光ファイバ・グレーティング10(−Y)に印
加される伸縮力に比例したレベルの波長変位反射レーザ
光λ4iを、光ファイバ29Dを介して波長計測器27D
に送光する。光ファイバ・グレーティング12(+Z)
は、光カプラー26E及び光ファイバ25Eを介して波
長λ5 のレーザ光を取り込み、光ファイバ・グレーティ
ング12(+Z)に印加される伸縮力に比例したレベル
の波長変位反射レーザ光λ5iを、光ファイバ29Eを介
して波長計測器27Eに送光する。光ファイバ・グレー
ティング14(−Z)は、光カプラー26F及び光ファ
イバ25Fを介して波長λ 6 のレーザ光を取り込み、光
ファイバ・グレーティング14(−Z)に印加される伸
縮力に比例したレベルの波長変位反射レーザ光λ6iを、
光ファイバ29Fを介して波長計測器27Fに送光す
る。
Optical fiber grating 4 (+ X)
Is a wave through the optical coupler 26A and the optical fiber 25A.
Long λ1Optical fiber grating
In response to the stretching force applied to ring 4 (+ X),
The wavelength displacement counter that expands and contracts and has a level proportional to this expansion force
Laser beam λ1iThrough the optical fiber 29A, for example,
Wavelength measuring instrument 27A including Fabry-Perot wavelength meter
Send light. Optical fiber grating 6 (-X)
Wavelength λ via the optical coupler 26B and the optical fiber 25B.
TwoOptical fiber grating
6 (-X) The wavelength of the level proportional to the stretching force applied
Displacement reflected laser beam λ2iThrough the optical fiber 29B.
The light is transmitted to the length measuring device 27B. Optical fiber grating
Group 8 (+ Y) is an optical coupler 26C and an optical fiber 25.
Wavelength C through CTwoLaser light
・ Proportional to the stretching force applied to grating 8 (+ Y)
Wavelength displacement reflected laser beam λ3iThe optical fiber
The light is transmitted to the wavelength measuring device 27C via 29C. Optical fi
The grating 10 (-Y) is an optical coupler 26D
And the wavelength λ via the optical fiber 25D.FourLaser light
Into the optical fiber grating 10 (-Y)
Wavelength displacement reflection laser at a level proportional to the applied stretching force
Light λ4iTo the wavelength measuring device 27D via the optical fiber 29D.
To send light. Optical fiber grating 12 (+ Z)
Is a wave through the optical coupler 26E and the optical fiber 25E.
Long λFiveOptical fiber grating
Level proportional to the stretching force applied to the ring 12 (+ Z)
Wavelength displacement reflected laser light λ5iThrough the optical fiber 29E.
Then, the light is transmitted to the wavelength measuring device 27E. Optical fiber gray
14 (-Z) is an optical coupler 26F and an optical fiber.
Wavelength λ 6Captures the laser light of the
Stretch applied to fiber grating 14 (-Z)
Wavelength displacement reflected laser beam λ at a level proportional to the compressive force6iTo
Transmits light to the wavelength measuring device 27F via the optical fiber 29F.
You.

【0029】次に、上記波長計測器27A〜27Fの回
路ブロック図を示す図8を参照すると、波長計測器27
A〜27Fでは、光ファイバ・グレーティング4(+
X)、6(−X)、光ファイバ・グレーティング8(+
Y)、10(−Y)、及び光ファイバ・グレーティング
12(+Z)、14(−Z)からの反射波長出力光
λ1i、λ2i、λ3i、λ4i、λ5i、λ6iを、それぞれ波長
計に入射させて計測した後、印加伸縮力に比例したレベ
ルを持つ出力光をデータ送信部に入射し、レベル信号に
光電変換し、符号変換し、例えば、周波数FKの搬送波
にのせて外装ケーブル31を介して図示しない観測局の
データ処理装置35に伝送する。
Next, referring to FIG. 8 showing a circuit block diagram of the wavelength measuring devices 27A to 27F,
In A to 27F, the optical fiber grating 4 (+
X), 6 (−X), optical fiber grating 8 (+
Y), 10 (−Y), and the reflected wavelength output lights λ 1i , λ 2i , λ 3i , λ 4i , λ 5i , and λ 6i from the optical fiber gratings 12 (+ Z) and 14 (−Z), respectively. After the light is incident on the wavemeter and measured, the output light having a level proportional to the applied expansion and contraction force is incident on the data transmitting unit, photoelectrically converted into a level signal, code-converted, and placed on a carrier wave of frequency FK, for example. The data is transmitted to the data processing device 35 of the observation station (not shown) via the cable 31.

【0030】図9(A)に示すデータ処理装置35の機
能ブロック図を参照しながらその機能を説明すると、検
出部351では、光ファイバ・グレーティング4(+
X)、6(−X)、光ファイバ・グレーティング8(+
Y)、10(−Y)、光ファイバ・グレーティング12
(+Z)、14(−Z)からの、印加伸縮力に比例した
レベルを持つ反射波長出力信号λ1i、λ2i、λ3i
λ4i、λ5i、λ6iを取り込み、メモリに記憶させる。な
お、この印加伸縮力に比例したレベルの反射波長出力信
号λji及び前述した印加伸縮力がすべてゼロの場合、つ
まり静穏時の反射波長出力信号λji (0) (j=1、2、
・・・6)と、後述するその変化分信号Δλji (0) (j
=1、2、・・・6)との関係は、Δλji=λji−λji
(0) (j=1、2、・・・6)の関係式で示される。
The function will be described with reference to a functional block diagram of the data processing device 35 shown in FIG. 9A. In the detection unit 351, the optical fiber grating 4 (+
X), 6 (−X), optical fiber grating 8 (+
Y), 10 (−Y), optical fiber grating 12
The reflected wavelength output signals λ 1i , λ 2i , λ 3i , having a level proportional to the applied stretching force from (+ Z) and 14 (−Z).
λ 4i , λ 5i , and λ 6i are fetched and stored in the memory. When the reflected wavelength output signal λ ji at a level proportional to the applied stretching force and the applied stretching force described above are all zero, that is, the reflected wavelength output signal λ ji (0) (j = 1, 2,
... 6) and its variation signal Δλ ji (0) (j
= 1, 2,... 6) is expressed as Δλ ji = λ ji −λ ji
(0) (j = 1, 2,..., 6).

【0031】X成分算出部352では、光ファイバ・グ
レーティング4(+X)、6(−X)の各反射波長出力
信号の変化分Δλ1i、Δλ2iの差からその極性と差の大
きさとを算出し、Y成分算出部353では、光ファイバ
・グレーティング8(+Y)、10(−Y)の各反射波
長出力信号の変化分Δλ3i、Δλ4iの差からその極性と
差の大きさとを算出し、Z成分算出部354では、光フ
ァイバ・グレーティング12(+Z)、14(−Z)の
各反射波長出力信号の変化分Δλ5i、Δλ6iの差からそ
の極性と差の大きさとを算出し、メモリに格納する。
The X component calculator 352 calculates the polarity and the magnitude of the difference from the differences Δλ 1i and Δλ 2i of the reflected wavelength output signals of the optical fiber gratings 4 (+ X) and 6 (−X). Then, the Y component calculation unit 353 calculates the polarity and the magnitude of the difference from the differences Δλ 3i and Δλ 4i of the reflected wavelength output signals of the optical fiber gratings 8 (+ Y) and 10 (−Y). , Z component calculator 354 calculates the polarity and the magnitude of the difference from the difference Δλ 5i , Δλ 6i of each reflected wavelength output signal of the optical fiber gratings 12 (+ Z) and 14 (−Z), Store in memory.

【0032】その際、各変化分の信号Δλjiは、上記し
た印加伸縮力に比例したレベルの反射波長出力信号λ1i
〜λ6iと、予めメモリに記憶させておいた静穏時の反射
波長出力信号λji (0) (j=1、2、・・・6)との差
から求めることは勿論である。
At this time, the signal Δλ ji of each change is a reflected wavelength output signal λ 1i having a level proportional to the applied stretching force.
And to [lambda] 6i, previously reflection wavelength output signal λ ji (0) at the time of the memory or may be stored in a quiet (j = 1,2, ··· 6) it can of course be determined from the difference between the.

【0033】計測部355では、X成分の各反射波長出
力信号の変化分Δλ1i、Δλ2i、の差が0で、かつ、Y
成分の各反射波長出力信号の変化分Δλ3i、Δλ4iの差
が0の場合で、Z成分の各反射波長出力信号の変化分Δ
λ5i、Δλ6iの差から求めた極性の如何により、Z軸の
どの軸方向から並進加速度が印加されたかを判断し、そ
の差の大きさから並進加速度の大きさを判定し、Y成分
の各反射波長出力信号の変化分Δλ3i、Δλ4iの差が0
で、かつ、Z成分の各反射波長出力信号の変化分Δ
λ5i、Δλ6iの差が0の場合で、X成分の各反射波長出
力信号の変化分Δλ 1i、Δλ2iの差から求めたその極性
の如何により、X軸のどの軸方向から並進加速度が印加
されたかを判断し、その差の大きさから並進加速度の大
きさを判定し、X成分の各反射波長出力信号の変化分Δ
λ1i、Δλ2i、の差が0で、かつ、Z成分の各反射波長
出力信号の変化分Δλ5i、Δλ6iの差が0の場合で、Y
成分の各反射波長出力信号の変化分Δλ3i、Δλ4iの差
から求めたそのその極性の如何により、Y軸のどの軸方
向から並進加速度が印加されたを判別し、差の大きさか
ら並進加速度の大きさを判定する。また、X、Y、Zの
並進加速度が混在する一般の場合も、上記のように、各
方向軸の+側と−側で対向配設した光ファイバ・グレー
ティングの反射波長出力信号の変化分Δλji(j=1、
2、・・・6)の差をとることで、X、Y、Z方向の各
々の並進加速度成分を算出することができる。さらに、
並進加速度が何ら印加されない場合には、X成分算出部
352、Y成分算出部353、及びZ成分算出部354
からは共に0信号が出力される。
The measuring section 355 outputs each reflection wavelength of the X component.
Force signal change Δλ1i, Δλ2i, Is 0, and Y
Component change Δλ of each reflected wavelength output signal3i, Δλ4iDifference
Is 0, and the change Δ of each reflected wavelength output signal of the Z component
λ5i, Δλ6iDepending on the polarity obtained from the difference
Judging from which axis direction the translational acceleration was applied,
The magnitude of the translational acceleration is determined from the magnitude of the difference
Change Δλ of each reflected wavelength output signal3i, Δλ4iIs 0
And the change Δ in the output signal of each reflected wavelength of the Z component
λ5i, Δλ6iIs zero, the output of each reflection wavelength of the X component
Force signal change Δλ 1i, Δλ2iPolarity obtained from the difference
Translational acceleration is applied from any axis direction of the X axis
Judge whether or not the translational acceleration is large.
Is determined, and the change Δ of each reflected wavelength output signal of the X component is determined.
λ1i, Δλ2i, And the reflection wavelength of each Z component
Output signal change Δλ5i, Δλ6iIs 0, and Y
Component change Δλ of each reflected wavelength output signal3i, Δλ4iDifference
Which axis of the Y axis depends on its polarity
The translational acceleration applied from the direction
Then, the magnitude of the translational acceleration is determined. In addition, X, Y, Z
In the general case where translational acceleration is mixed, as described above,
Optical fiber gray oppositely arranged on the + and-sides of the direction axis
Change Δλ in the reflected wavelength output signalji(J = 1,
2,... 6), the X, Y, and Z directions
Various translational acceleration components can be calculated. further,
If no translational acceleration is applied, the X component calculation unit
352, Y component calculation unit 353, and Z component calculation unit 354
Output a 0 signal.

【0034】このように構成された地震計1の作用を図
9(B)に示すフローチャートを参照しながら説明す
る。観測局からの指令信号に基づいて、レーザ光源22
は、波長λ1 、λ2 、λ3 、λ4 、λ5 、λ6 を有する
レーザ光28をアイソレータ23を介して光カプラー2
4A〜24Fに送光する。 (1)Z軸方向からの並進加速度Fzのみ印加の説明 いま地震計1のケーシング2に、図2に示すように、+
Z軸方向から矢印で示す並進加速度Fzのみが印加され
ると、荷重体3は当初位置から+Z軸方向に相対変位
し、これにより、光ファイバ・グレーティング12(+
Z)の格子に圧縮力が加わり、光ファイバ・グレーティ
ング14(−Z)の格子に伸長力が加わる。このため、
光ファイバ・グレーティング12(+Z)からは、圧縮
力に対応して格子ピッチが減少し、反射波長出力信号λ
5iが出力され、光ファイバ・グレーティング14(−
Z)からは、伸長力に対応して格子ピッチが増大し、上
記信号λ5iよりもより大きな波長を持つ反射波長出力信
号λ6iが出力される。
The operation of the seismometer 1 configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Based on the command signal from the observation station, the laser light source 22
Converts the laser light 28 having the wavelengths λ 1 , λ 2 , λ 3 , λ 4 , λ 5 , and λ 6 through the isolator 23 into the optical coupler 2.
Transmit light to 4A to 24F. (1) Description of application of only translational acceleration Fz from the Z-axis direction Now, as shown in FIG.
When only the translational acceleration Fz indicated by an arrow is applied from the Z-axis direction, the load 3 is relatively displaced in the + Z-axis direction from the initial position, and as a result, the optical fiber grating 12 (+
A compression force is applied to the grating of Z), and an elongation force is applied to the grating of the optical fiber grating 14 (-Z). For this reason,
From the optical fiber grating 12 (+ Z), the grating pitch decreases in response to the compressive force, and the reflected wavelength output signal λ
5i is output and the optical fiber grating 14 (−
From Z), the grating pitch increases in response to the stretching force, and a reflected wavelength output signal λ 6i having a wavelength larger than the signal λ 5i is output.

【0035】この出力信号λ5iは、光ファイバ25E、
光カプラー26E及び光ファイバー29Eを介して波長
計測器27Eに送光され、出力信号λ6iは光ファイバ2
5F、光カプラー26F及び光ファイバ29Fを介して
波長計測器27Fに送光され、それぞれ波長計測をし、
レベル信号に光電変換して符号化し、外装ケーブル31
を介して観測局のデータ処理装置35に伝送する。
The output signal λ 5i is supplied to the optical fiber 25E,
The light is transmitted to the wavelength measuring device 27E via the optical coupler 26E and the optical fiber 29E, and the output signal λ 6i is
5F, light is transmitted to the wavelength measuring device 27F via the optical coupler 26F and the optical fiber 29F, and the wavelength is measured, respectively.
The signal is photoelectrically converted into a level signal and encoded.
To the data processing device 35 of the observation station via

【0036】観測局のデータ処理装置35の検出部35
1は、上記反射波長出力信号λ5i、λ6iを取り込み、静
穏時の反射波長出力信号λ5i (0) 、λ6i (0) との差の変
化分Δλ5i、Δλ6iをメモリに記憶させる(ステップS
1)。勿論、電気的レベル信号に変換された光ファイバ
・グレーティング4(+X)、6(−X)、光ファイバ
・グレーティング8(+Y)、10(−Y)からの波長
出力信号λ1i、λ2i、λ3i、λ4iと、算出して求めたそ
れらの変化分Δλji(j=1、2、3、4)もメモリに
格納する。
Detection unit 35 of data processing unit 35 of the observation station
1, the reflection wavelength output signal lambda 5i, captures the lambda 6i, reflection wavelength output signal lambda 5i during quiet (0), the variation [Delta] [lambda] 5i of the difference between the lambda 6i (0), and stores the [Delta] [lambda] 6i in memory (Step S
1). Of course, the wavelength output signals λ 1i , λ 2i from the optical fiber gratings 4 (+ X) and 6 (−X) and the optical fiber gratings 8 (+ Y) and 10 (−Y) converted into the electric level signals. λ 3i , λ 4i and the calculated change Δλ ji (j = 1, 2, 3, 4) are also stored in the memory.

【0037】Z成分算出部354では、メモリに記憶さ
せた反射波長出力信号の変化分Δλ 5iと、Δλ6iを呼び
出し、光ファイバ・グレーティング12(+Z)、14
(−Z)の出力信号の変化分の差を比較し、その差信号
の極性と、差信号の大きさとをメモリに記憶させる(ス
テップS4)。
The Z component calculation unit 354 stores the data stored in the memory.
Change Δλ in reflected wavelength output signal 5iAnd Δλ6iCall
Out, optical fiber grating 12 (+ Z), 14
The difference of the change of the output signal of (−Z) is compared, and the difference signal is compared.
And the magnitude of the difference signal are stored in the memory.
Step S4).

【0038】なお、X軸方向の光ファイバ・グレーティ
ング4(+X)及び光ファイバ・グレーティング6(−
X)が、荷重体3とともにケーシング2の内側面中心点
h1、h2を固定点として+Z軸方向に同一量変位され
るため、両信号はキャンセルされ、またY軸方向の光フ
ァイバ・グレーティング8(+Y)及び光ファイバ・グ
レーティング10(−Y)も、荷重体3とともにケーシ
ング2の内側面中心点h3、h4を固定点として+Z軸
方向に変位されるため(図2、参照)、両信号はキャン
セルされる。このため、Z軸方向の並進加速度の測定で
は、X軸方向の光ファイバ・グレーティング4(+X)
と6(−X)の反射波長出力信号の変化分の差出力は
0、Y軸方向の光ファイバ・グレーティング8(+Y)
と10(−Y)の反射波長出力信号の変化分の差出力も
0となる。よって、X成分算出部352及びY成分算出
部353では、上述したように、X成分同士、Y成分同
士の出力信号はキャンセルし合うため、メモリにX成分
同士の差出力信号0(ステップS2)、及びY成分同士
の差出力信号0(ステップS3)が記憶される。
Note that the optical fiber grating 4 (+ X) and the optical fiber grating 6 (-
X) is displaced by the same amount in the + Z-axis direction with the center points h1 and h2 of the inner surface of the casing 2 fixed together with the load 3 so that both signals are canceled and the optical fiber grating 8 ( + Y) and the optical fiber grating 10 (-Y) are also displaced in the + Z-axis direction together with the load body 3 with the center points h3 and h4 on the inner surface of the casing 2 fixed (see FIG. 2). Canceled. Therefore, in the measurement of the translational acceleration in the Z-axis direction, the optical fiber grating 4 (+ X) in the X-axis direction
The difference output of the change of the reflected wavelength output signal between 0 and 6 (−X) is 0, and the optical fiber grating 8 (+ Y) in the Y-axis direction.
And the difference output of the change in the reflected wavelength output signal of 10 (−Y) is also 0. Therefore, as described above, since the X component calculation unit 352 and the Y component calculation unit 353 cancel the output signals of the X components and the Y components, the difference output signal 0 of the X components is stored in the memory (step S2). , And a difference output signal 0 between the Y components (step S3).

【0039】そして、計測部355では、メモリから呼
び出した光ファイバ・グレーティング4(+X)と6
(−X)の変化分の差出力信号、即ち、fxが0、光フ
ァイバ・グレーティング8(+Y)と10(−Y)の変
化分の差出力信号、即ち、fyが0であり、かつ、光フ
ァイバ・グレーティング12(+Z)と、14(−Z)
の変化分の差出力信号の極性と、差の大きさとから、並
進加速度Fzが+Z軸方向から加えられた事、及びその
大きさを示すfzデータを出力する(ステップS5)。
また、上記極性が逆の場合には、並進加速度Fzの印加
方向は−Z軸方向からであると識別する。 (2)X軸方向からの並進加速度Fxのみ印加の説明 図3に示すように、−X軸方向から矢印で示す並進加速
度Fxのみが印加されると、荷重体3は−X軸方向に相
対変位し、光ファイバ・グレーティング6(−X)に圧
縮力が加わり、光ファイバ・グレーティング4(+X)
に伸長力が加わるため、光ファイバ・グレーティング6
(−X)からは反射波長出力信号λ2iが出力され、光フ
ァイバ・グレーティング4(+X)からは、上記信号λ
2iよりもより大きな波長を持つ出力信号λ1iが出力され
る。出力信号λ1iは、光ファイバ25A、光カプラー2
6A及び光ファイバ29Aを介して波長計測器27Aに
送光され、反射波長出力信号λ2iは光ファイバ25B、
光カプラー26B及び光ファイバ29Bを介して波長計
測器27Bに送光され、レベル信号に光電変換し、符号
変換し、外装ケーブル31を介して観測局に伝送され
る。
Then, the measuring unit 355 outputs the optical fiber gratings 4 (+ X) and 6
The difference output signal corresponding to the change of (−X), that is, fx is 0, the difference output signal corresponding to the change of the optical fiber gratings 8 (+ Y) and 10 (−Y), that is, fy is 0, and Optical fiber gratings 12 (+ Z) and 14 (-Z)
Based on the polarity of the difference output signal corresponding to the change and the magnitude of the difference, the fact that the translational acceleration Fz has been applied from the + Z-axis direction and fz data indicating the magnitude are output (step S5).
When the polarity is opposite, the application direction of the translational acceleration Fz is identified as being from the −Z axis direction. (2) Description of application of only translational acceleration Fx from the X-axis direction As shown in FIG. 3, when only the translational acceleration Fx indicated by an arrow is applied from the −X-axis direction, the load body 3 moves relative to the −X-axis direction. The optical fiber grating 6 (−X) is displaced and a compressive force is applied to the optical fiber grating 6 (−X).
Optical fiber grating 6
The reflected wavelength output signal λ 2i is output from (−X), and the signal λ 2i is output from the optical fiber grating 4 (+ X).
An output signal λ 1i having a wavelength larger than 2i is output. The output signal λ 1i is supplied to the optical fiber 25A and the optical coupler 2
The reflected wavelength output signal λ 2i is transmitted to the wavelength measuring device 27A via the optical fiber 6B and the optical fiber 29A.
The light is transmitted to the wavelength measuring device 27B via the optical coupler 26B and the optical fiber 29B, photoelectrically converted into a level signal, code-converted, and transmitted to the observation station via the outer cable 31.

【0040】X成分算出部352では、光ファイバ・グ
レーティング4(+X)と、6(−X)の反射波長出力
信号の変化分Δλ1i、Δλ2iの差から、その極性と大き
さとを求める(ステップS2)。また、Y成分算出部3
53、Z成分算出部354では、荷重体3が相対変位す
るに伴って、光ファイバ・グレーティング8(+Y)、
10(−Y)はケーシング2の内側面中心点h3、h4
を固定点として−X軸方向に同一量変位されるため、両
信号はキャンセルされ、同様に、Z軸方向の光ファイバ
・グレーティング12(+Z)、14(−Z)も、荷重
体3とともにケーシング2の内側面中心点h5、h6を
固定点として−X軸方向に変位されるため(図3、参
照)、両信号はキャンセルされる。よって、Y成分同
士、Z成分同士の出力信号はキャンセルし合い、Y成分
同士の差出力信号(ステップS3)、及びZ成分同士の
差出力信号は(ステップS4)0となる。
The X component calculator 352 determines the polarity and magnitude of the optical fiber grating 4 (+ X) from the difference between the change Δλ 1i and Δλ 2i of the reflected wavelength output signal of 6 (−X) ( Step S2). Also, the Y component calculation unit 3
53, in the Z component calculation unit 354, the optical fiber grating 8 (+ Y),
10 (-Y) are the center points h3 and h4 of the inner surface of the casing 2
Are fixed in the −X-axis direction by the same amount, the two signals are cancelled. Similarly, the optical fiber gratings 12 (+ Z) and 14 (−Z) in the Z-axis direction are 2 are displaced in the −X-axis direction with the inner surface center points h5 and h6 as fixed points (see FIG. 3), so both signals are canceled. Therefore, the output signals between the Y components and between the Z components cancel each other, and the difference output signal between the Y components (Step S3) and the difference output signal between the Z components become 0 (Step S4).

【0041】計測部355では、Y成分算出部353か
らのY成分同士の反射波長出力信号の変化分の差、即
ち、fyが0、Z成分算出部354からのZ成分同士の
反射波長出力信号の変化分の差、即ち、fzが0であ
り、かつ、X成分算出部352の光ファイバ・グレーテ
ィング4(+X)と、6(−X)の反射波長出力信号の
変化分Δλ1i、Δλ2iの差から、その極性と、大きさと
を示すfxのデータを出力することで、並進加速度Fx
が−X軸方向から加えられたこと、及びその大きさが識
別される(ステップS5)。また、上記極性が逆の場合
には、水平加速度Fxの印加方向は+X軸方向からであ
ると識別される。 (3)Y軸方向からの並進加速度Fyのみ印加の説明 図4に示すように、−Y軸方向から矢印で示す水平加速
度Fyのみが印加されると、荷重体3は−Y軸方向に相
対変位し、光ファイバ・グレーティング10(−Y)に
圧縮力が加わり、光ファイバ・グレーティング8(+
Y)に伸長力が加わるため、光ファイバ・グレーティン
グ10(−Y)からは反射波長出力信号λ 4iが出力さ
れ、光ファイバ・グレーティング8(+Y)からは、上
記信号λ4iよりもより大きな波長を持つ反射波長出力信
号λ5iが出力される。出力信号λ3iは、光ファイバ25
E、光カプラー26E及び光ファイバ29Eを介して波
長計測器27Eに送光され、出力信号λ4iは光ファイバ
25F、光カプラー26F及び光ファイバ29Fを介し
て波長計測器27Fに送光され、ここで、レベル信号に
光電変換し、符号変換した上、外装ケーブル31を介し
観測局に伝送される。
In the measuring section 355, the Y component calculating section 353
Of the change in the reflected wavelength output signal between the Y components,
Where fy is 0 and the Z components from the Z component
The difference of the change of the reflected wavelength output signal, that is, fz is 0
And the optical fiber grating of the X component calculating section 352.
4 (+ X) and 6 (−X) of the reflected wavelength output signal
Change Δλ1i, Δλ2iFrom the difference between the polarity and the magnitude
Is output, the translational acceleration Fx is output.
Is added from the −X axis direction and the size is
It is separated (step S5). When the above polarity is reversed
The horizontal acceleration Fx is applied from the + X axis direction.
Is identified. (3) Description of application of only translational acceleration Fy from the Y-axis direction As shown in FIG. 4, horizontal acceleration indicated by an arrow from the -Y-axis direction
When only the degree Fy is applied, the load 3 moves in the −Y axis direction.
Displaced to make the optical fiber grating 10 (-Y)
A compressive force is applied, and the optical fiber grating 8 (+
Since the elongation force is applied to Y), optical fiber grating
From the reflected wavelength output signal λ. 4iIs output
From the optical fiber grating 8 (+ Y)
Signal λ4iWavelength output signal with larger wavelength than
Number λ5iIs output. Output signal λ3iIs an optical fiber 25
E, wave through optical coupler 26E and optical fiber 29E
Is transmitted to the length measuring device 27E and the output signal λ4iIs an optical fiber
Via 25F, optical coupler 26F and optical fiber 29F
Is transmitted to the wavelength measuring instrument 27F, where it is converted into a level signal.
After photoelectric conversion, code conversion, and through the exterior cable 31
It is transmitted to the observation station.

【0042】観測局のデータ処理装置35のY成分算出
部353では、光ファイバ・グレーティング8(+Y)
と、8(−Y)の反射波長出力信号の変化分Δλ3i、Δ
λ4iの差から、その極性と、大きさとを求める(ステッ
プS3)。また、X成分算出部352、Z成分算出部3
54では、荷重体3が相対変位するに伴って、光ファイ
バ・グレーティング12(+Z)、14(−Z)はケー
シング2の内側面中心点h5、h6を固定点として−Y
軸方向に同一量変位されるため、両信号はキャンセルさ
れ、同様に、X軸方向の光ファイバ・グレーティング4
(+X)、6(−X)も、荷重体3とともにケーシング
2の内側面中心点h1、h2を固定点として−Y軸方向
に変位されるため(図4、参照)、両信号はキャンセル
されるため、Y成分同士、Z成分同士の出力信号はキャ
ンセルし合い、比較したY成分同士の差出力信号(ステ
ップS3)、及びZ成分同士の差出力信号は(ステップ
S4)0となる。
In the Y component calculation section 353 of the data processing device 35 of the observation station, the optical fiber grating 8 (+ Y)
And the change Δλ 3i , Δ of the reflected wavelength output signal of 8 (−Y)
From the difference of λ 4i , its polarity and magnitude are obtained (step S3). Further, the X component calculation unit 352 and the Z component calculation unit 3
At 54, the optical fiber gratings 12 (+ Z) and 14 (-Z) are fixed at the center points h5 and h6 on the inner side surface of the casing 2 as the fixed points, as the load body 3 is relatively displaced.
Since the signals are displaced by the same amount in the axial direction, both signals are cancelled.
(+ X) and 6 (−X) are also displaced in the −Y axis direction with the center points h1 and h2 of the inner surface of the casing 2 fixed as well as the load body 3 (see FIG. 4), so both signals are canceled. Therefore, the output signals of the Y components and the Z components cancel each other, and the difference output signal of the compared Y components (step S3) and the difference output signal of the Z components (step S4) become 0.

【0043】計測部355では、Y成分算出部353か
らのY成分同士の反射波長出力信号の変化分の差、即
ち、fy成分が0、Z成分算出部354からのZ成分同
士の反射波長出力信号の変化分の差、即ち、fz成分が
0であり、かつ、X成分算出部352の光ファイバ・グ
レーティング4(+X)と、6(−X)の反射波長出力
信号の変化分Δλ1i、Δλ2iの差から、その極性と、大
きさとを示すfx成分のデータを出力することで、並進
加速度Fxが−X軸方向から加えられたこと、及びその
大きさが識別される(ステップS5)。また、上記極性
が逆の場合には、並進加速度Fyの印加方向は+Y軸方
向からであると識別される。このようにして、上記ステ
ップを反復する。
The measuring unit 355 calculates the difference in the change in the reflected wavelength output signal between the Y components from the Y component calculating unit 353, that is, the fy component is 0, and the reflected wavelength output between the Z components from the Z component calculating unit 354. The difference between the signal changes, that is, the fz component is 0, and the change Δλ 1i between the optical fiber grating 4 (+ X) of the X component calculator 352 and the reflected wavelength output signal of 6 (−X), By outputting data of the fx component indicating the polarity and the magnitude from the difference of Δλ 2i , the fact that the translational acceleration Fx has been applied from the −X-axis direction and the magnitude thereof are identified (step S5). . When the polarity is opposite, the application direction of the translational acceleration Fy is determined to be from the + Y-axis direction. Thus, the above steps are repeated.

【0044】なお、上記した地震計によると、並進加速
度の検出、判別は簡単であるが、単一の光ファイバ・グ
レーテイングを配設する構成であるため、回転角加速度
の検出、判別は複雑で簡単には求められない。しかし、
以下に示す地震計によれば、光ファイバ・グレーティン
グを並列配設する構成であるため、並進加速度、及び回
転角加速度を各別に簡単に求めることが可能となる。
According to the seismometer described above, the detection and discrimination of the translational acceleration is simple, but the detection and discrimination of the rotational angular acceleration are complicated because the single optical fiber grating is provided. Not easily sought. But,
According to the seismometer described below, since the optical fiber gratings are arranged in parallel, the translational acceleration and the rotational angular acceleration can be easily obtained separately.

【0045】図10乃至図13は、水平、垂直3方向の
並進加速度Kの検出の他、3方向の回転角加速度ωの検
出を簡単に可能とする本発明の地震計の第2の実施の形
態を示す図で、図10は、図13の、点線で示すケーシ
ング41のY方向の両開口部を閉止する図示しない蓋を
取り外し、その内部を透視して示す地震計40の斜視図
において、ケーシング41を透視して矢印H方向(Z軸
方向)から眺めた図、図11は、図13において、ケー
シング41を透視して矢印J方向(X軸方向)から眺め
た図、図12は、図13において、ケーシング41を透
視して矢印G方向(Y軸方向)から眺めた図であり、図
13は点線で示すケーシング2を透視して示す地震計4
0内部の斜視図である。
FIGS. 10 to 13 show a second embodiment of the seismometer according to the present invention, which can easily detect the translational acceleration K in three directions, horizontal and vertical, as well as the rotational angular acceleration ω in three directions. FIG. 10 is a perspective view of the seismograph 40 shown in FIG. 13 in which a lid (not shown) for closing both openings in the Y direction of the casing 41 shown by a dotted line is removed, and the inside thereof is seen through, FIG. 11 is a perspective view of the casing 41 seen from the arrow H direction (Z-axis direction), FIG. 11 is a perspective view of the casing 41 seen from the arrow J direction (X-axis direction), and FIG. FIG. 13 is a view of the casing 41 seen through from the direction of the arrow G (Y-axis direction) through the casing 41. FIG. 13 shows the seismograph 4 seen through the casing 2 indicated by the dotted line.
FIG.

【0046】図示しない支持架台に固定されている地震
計40のケーシング41は、図13に示すように、中空
の6面体形状を有するとともに、ケーシング41内で
は、6面体形状の中実荷重体42を、その中心点をケー
シング41の中心点(XYZ軸の座標原点)に位置さ
せ、かつ、ケーシング41の内側面から等間隔を介在さ
せて、以下のようにXYZ方向に変位可能に垂設、支持
されている。
As shown in FIG. 13, a casing 41 of the seismometer 40 fixed to a support base (not shown) has a hollow hexahedral shape, and has a hexahedral solid load member 42 inside the casing 41. With its center point located at the center point of the casing 41 (the coordinate origin of the XYZ axes), and with the inner surface of the casing 41 interposed at regular intervals so as to be displaceable in the XYZ directions as follows, Supported.

【0047】図10も参照すると、X軸と直交する中実
荷重体42の+X軸方向の側面中心部と、この+X軸方
向の側面とに対向する並設光ファイバ・グレーティング
(+X1)、(+X2)の端面中心部とを、剛性を有す
る、例えば、鋼よりなる支持線48Bと49Bの各端部
を合一にして接続するとともに、光ファイバ・グレーテ
ィング(+X1)、(+X2)の+X軸方向の端面中心
部と、ケーシング41の内側面の、+X軸と直交する直
交点を挟んで±Y軸方向に、例えば、等間隔変位させて
固設した前述の張力調整部材H、Hの中心位置k5、k
6とを支持線48A、49Aにより接続することによ
り、光ファイバ・グレーティング(+X1)、(+X
2)をXY平面においてV字形状(2等辺3角形)を形
成するよう張設、支持する。
Referring to FIG. 10 as well, the optical fiber gratings (+ X1), (X1) and (X1) facing the center of the side surface in the + X axis direction of the solid load body 42 orthogonal to the X axis and the side surface in the + X axis direction. + X2) is connected to the center of the end face of each of the support wires 48B and 49B having rigidity, for example, made of steel, and is connected to the + X axis of the optical fiber gratings (+ X1) and (+ X2). The center of the tension adjusting members H, H, which are fixedly displaced at equal intervals, for example, at equal intervals in the ± Y-axis direction with respect to the center portion of the end face in the direction and the orthogonal point orthogonal to the + X axis on the inner surface of the casing 41. Position k5, k
6 is connected to the optical fiber gratings (+ X1), (+ X1
2) is stretched and supported so as to form a V-shape (isosceles triangle) in the XY plane.

【0048】さらに、X軸と直交する中実荷重体42の
−X軸方向の側面中心部と、この−X軸方向の側面とに
対向する並設された光ファイバ・グレーティング(−X
3)、(−X4)の端面中心部とを、支持線50Bと5
1Bの各端部を合一にして接続するとともに、光ファイ
バ・グレーティング(−X3)、(−X4)の−X軸方
向の端面中心部と、ケーシング41の内側面の、−X軸
と直交する直交点を挟んで±Y軸方向に等間隔離隔させ
て固設した張力調整部材H、Hの中心位置k7、k8と
を支持線50A、51Aにより接続することにより、光
ファイバ・グレーティング(−X3)、(−X4)をX
Y平面においてV字形状(2等辺3角形)を形成するよ
うに張設、支持する。
Furthermore, optical fiber gratings (-X
3), the center of the end face of (−X4) is
1B, the ends of the optical fiber gratings (−X3) and (−X4) are perpendicular to the −X axis of the center of the end surface in the −X axis direction and the inner surface of the casing 41. The center positions k7, k8 of the tension adjusting members H, H fixed at equal intervals in the ± Y-axis direction with the orthogonal point interposed therebetween are connected by support lines 50A, 51A, thereby providing an optical fiber grating (− X3), (-X4) is replaced by X
It is stretched and supported to form a V-shape (isosceles triangle) in the Y plane.

【0049】図11も参照すると、Y軸と直交する中実
荷重体42の+Y軸方向の側面中心部と、この+Y軸方
向の側面とに対向する並設された光ファイバ・グレーテ
ィング(+Y1)、(+Y2)の端面中心部とを、支持
線52Bと53Bの各端部を合一にして接続するととも
に、光ファイバ・グレーティング(+Y1)、(+Y
2)の+Y軸方向の端面中心部と、ケーシング41の内
側面の、+Y軸と直交する直交点を挟んで±Z軸方向に
等間隔変位させて固設した張力調整部材H、Hの中心点
k9、k10とを支持線52A、52Aにより接続する
ことにより、光ファイバ・グレーティング(+Y1)、
(+Y2)をZY平面においてV字形状(2等辺3角
形)を形成するように張設、支持する。
Referring also to FIG. 11, an optical fiber grating (+ Y1) arranged in parallel with the center of the side surface in the + Y axis direction of the solid load body 42 orthogonal to the Y axis and facing the side surface in the + Y axis direction. , (+ Y2) and the ends of the supporting wires 52B and 53B are united, and the optical fiber gratings (+ Y1), (+ Y2)
2) The centers of the tension adjusting members H, H fixedly displaced at equal intervals in the ± Z-axis direction with respect to the center of the end surface in the + Y-axis direction and the inner surface of the casing 41 at an orthogonal point perpendicular to the + Y-axis. By connecting the points k9 and k10 with the support lines 52A and 52A, the optical fiber grating (+ Y1),
(+ Y2) is stretched and supported so as to form a V-shape (isosceles triangle) on the ZY plane.

【0050】また、Y軸と直交する中実荷重体42の−
Y軸方向の側面中心部と、この−Y軸方向の側面とに対
向する並設された光ファイバ・グレーティング(−Y
3)、(−Y4)の端面中心部とを、支持線54Bと5
5Bの各端部を合一にして接続するとともに、光ファイ
バ・グレーティング(−Y3)、(−Y4)の−Y軸方
向の端面中心部と、ケーシング41の内側面の、−Y軸
と直交する直交点を挟んで±Z軸方向に等間隔離隔させ
て固設した張力調整部材H、Hの中心点k11、k12
とを支持線54A、55Aにより接続することにより、
光ファイバ・グレーティング(−Y3)、(−Y4)を
ZY平面においてV字形状(2等辺3角形)を形成する
ように張設、支持している。次に、図12を参照する
と、荷重体42のZ軸と直交する中実荷重体42の+Z
軸方向の側面中心部と、この+Z軸方向の側面とに対向
する並設光ファイバ・グレーティング(+Z1)、(+
Z2)の端面中心部とを、支持線44Bと45Bの各端
部を合一にして接続するとともに、光ファイバ・グレー
ティング(+Z1)、(+Z2)の+Z軸方向の端面中
心部と、ケーシング41の内側面の、+Z軸と直交する
直交点を挟んで±X軸方向に等間隔離隔させて固設した
張力調整部材H、Hの中心点k1、k2とを支持線44
A、45Aにより接続することにより、光ファイバ・グ
レーティング(+Z1)、(+Z2)をZX平面におい
てV字形状(2等辺3角形)を形成するように張設、支
持する。
Further, the solid load member 42 perpendicular to the Y axis
Optical fiber gratings (-Y) arranged side by side facing the center of the side surface in the Y-axis direction and the side surface in the -Y axis direction.
3), the center of the end face of (-Y4) is
The ends of the optical fiber gratings (−Y3) and (−Y4) are orthogonal to the −Y axis of the center of the end surface in the −Y axis direction and the inner surface of the casing 41. The center points k11 and k12 of the tension adjusting members H, H which are fixed at equal intervals in the ± Z-axis direction with the orthogonal point
Are connected by support wires 54A and 55A,
The optical fiber gratings (-Y3) and (-Y4) are stretched and supported so as to form a V-shape (isosceles triangle) in the ZY plane. Next, referring to FIG. 12, + Z of the solid load body 42 orthogonal to the Z axis of the load body 42
The side-by-side optical fiber gratings (+ Z1) and (+
Z2) and the center of the end faces of the optical fiber gratings (+ Z1) and (+ Z2) in the + Z-axis direction, and the casing 41. The center lines k1 and k2 of the tension adjusting members H, H fixed at equal intervals in the ± X-axis direction across an orthogonal point orthogonal to the + Z-axis on the inner surface of
By connecting the optical fiber gratings (+ Z1) and (+ Z2) by A and 45A, the optical fiber gratings (+ Z1) are stretched and supported so as to form a V-shape (isosceles triangle) in the ZX plane.

【0051】また、Z軸と直交する中実荷重体42の−
Z軸方向の側面中心部と、この−Z軸方向の側面とに対
向する並設された光ファイバ・グレーティング(−Z
3)、(−Z4)の端面中心部とを、支持線46Bと4
7Bの各端部を合一にして接続するとともに、光ファイ
バ・グレーティング(−Z3)、(−Z4)の−Z軸方
向の端面中心部と、ケーシング41の内側面の、Z軸と
直交する直交点を挟んで、±X軸方向に等間隔離隔させ
て固設した張力調整部材H、Hの中心点k3、k4とを
支持線46A、47Aにより接続することにより、光フ
ァイバ・グレーティング(−Z3)、(−Z4)をZX
平面においてV字形状(2等辺3角形)を形成するよう
に張設、支持している。
Further, the solid load member 42 perpendicular to the Z axis
Optical fiber gratings (-Z
3), the center of the end face of (-Z4) is
The ends of the optical fiber gratings (-Z3) and (-Z4) are orthogonal to the center of the end surface of the optical fiber gratings (-Z3) and (-Z4) in the -Z-axis direction and the Z-axis of the inner surface of the casing 41. By connecting the center points k3 and k4 of the tension adjusting members H and H fixed at equal intervals in the ± X-axis direction with the orthogonal points interposed therebetween by support lines 46A and 47A, an optical fiber grating (− Z3) and (-Z4) as ZX
It is stretched and supported so as to form a V-shape (an isosceles triangle) in a plane.

【0052】なお、この場合も、図6に示した中実荷重
体クランプ機構300と同様のクランプ機構を荷重体4
2に対して設けることは勿論である。
Also in this case, a clamp mechanism similar to the solid load body clamp mechanism 300 shown in FIG.
Of course, it is provided for 2.

【0053】図14は地震計の計測ブロック図の例を示
すもので、地震計40の一部を構成するレーザ光発生・
波長計測部60には、以下の構成要素が設けられてい
る。即ち、給電線と光ファイバとを共に収納する外装ケ
ーブル70を介し、遠隔点に設置した図示しない観測局
から送信される指令信号に基づき、波長λ1 、λ2 、λ
3 、λ4 、λ5 、λ6 、λ7 、λ8 、λ9 、λ10
λ11、λ12を有するレーザ光61を間欠的に励起、出射
するレーザ光源62と、出射側からの反射光の入射を阻
止するとともに、レーザ光源62からの上記レーザ光を
光ファイバ63に載せて出射するアイソレータ64と、
アイソレータ64からの出射光を光カプラー65に送光
する。
FIG. 14 shows an example of a measurement block diagram of a seismograph.
Laser light generation that forms part of the seismometer 40
The following components are provided in the wavelength measuring unit 60.
You. That is, an outer casing that houses both the feeder and the optical fiber.
Observation station (not shown) installed at a remote point via cable 70
Wavelength λ based on the command signal transmitted from1, ΛTwo, Λ
Three, ΛFour, ΛFive, Λ6, Λ7, Λ8, Λ9, ΛTen,
λ11, Λ12Excitation and emission of the laser beam 61 having
Laser light source 62, which prevents reflected light from being incident on the emission side.
While stopping the laser light from the laser light source 62.
An isolator 64 that is mounted on an optical fiber 63 and emitted;
Sends outgoing light from isolator 64 to optical coupler 65
I do.

【0054】この光カプラー65は、波長λ1 〜λ12
レーザ光を、直列接続された光ファイバ・グレーティン
グ(+X1)、(+X2)、(−X3)、(−X4)
と、光ファイバ・グレーティング(+Y1)、(+Y
2)、(−Y3)、(−Y4)と、光ファイバ・グレー
ティング(+Z1)、(+Z2)、(−Z3)、(−Z
4)とに向けて送光し、各光ファイバ・グレーティング
(+X1)は波長λ1 の、(+X2)はλ2 の、(−X
3)はλ3 の、(−X4)はλ4 のレーザ光をそれぞれ
取り込み、光ファイバ・グレーティング(+Y1)は波
長λ5 の、(+Y2)はλ6 の、(−Y3)はλ7 の、
(−Y4)はλ8 のレーザ光をそれぞれ反射し、光ファ
イバ・グレーティング(+Z1)は波長λ9 の、(+Z
2)はλ10の、(−Z3)はλ11の、(−Z4)はλ12
のレーザ光をそれぞれ反射する。
The optical coupler 65 converts the laser light of wavelengths λ 1 to λ 12 into optical fiber gratings (+ X1), (+ X2), (−X3), (−X4) connected in series.
And the optical fiber grating (+ Y1), (+ Y
2), (-Y3), (-Y4) and optical fiber gratings (+ Z1), (+ Z2), (-Z3), (-Z
4) and in towards and sending each of the optical fiber grating (+ X1) is the wavelength lambda 1, the (+ X2) is lambda 2, (- X
3) captures a laser beam of λ 3 , (−X 4) captures a laser beam of λ 4 , and the optical fiber grating (+ Y 1) has a wavelength of λ 5 , (+ Y 2) has a wavelength of λ 6 , and (−Y 3) has a wavelength of λ 7 . ,
(−Y4) reflects the laser light of λ 8 , respectively, and the optical fiber grating (+ Z1) has the wavelength of λ 9 , (+ Z
2) is lambda 10, (- of Z3) is λ 11, (- Z4) is lambda 12
, Respectively.

【0055】これら光ファイバ・グレーティング(+X
1)、(+X2)、(−X3)、(−X4)、光ファイ
バ・グレーティング(+Y1)、(+Y2)、(−Y
3)、(−Y4)、及び光ファイバ・グレーティング
(+Z1)、(+Z2)、(−Z3)、(−Z4)のそ
れぞれは、荷重力を印加されると、荷重力に比例したレ
ベルを持つ波長変位反射レーザ光λ1i、λ2i、λ3i、λ
4i、λ5i、λ6i、λ7i、λ 8i、λ9i、λ10i 、λ11i
λ12i を光カプラー65に向けてそれぞれ反射する。
These optical fiber gratings (+ X
1), (+ X2), (−X3), (−X4), optical fiber
Ba grating (+ Y1), (+ Y2), (-Y
3), (-Y4), and optical fiber grating
(+ Z1), (+ Z2), (-Z3), (-Z4)
When a load force is applied, each of them has a ratio proportional to the load force.
Wavelength displacement reflected laser beam λ with bell1i, Λ2i, Λ3i, Λ
4i, Λ5i, Λ6i, Λ7i, Λ 8i, Λ9i, Λ10i, Λ11i,
λ12iAre reflected toward the optical coupler 65, respectively.

【0056】光カプラー65は、反射波長出力レーザ光
λ1i〜λ12i を順次、取り込み、光ファイバ67を介
し、例えば、ファブリー・ペロー型波長計を含む波長計
測器69に次々に入射し、それぞれ波長測定し、印加荷
重力に比例した電気レベル信号に光電変換し、符号変換
して、例えば、周波数FKの搬送波にのせ、外装ケーブ
ル70を介して観測局のデータ処理装置に送光する。
The optical coupler 65 sequentially takes in the reflected wavelength output laser beams λ 1i to λ 12i, and sequentially enters the wavelength measuring device 69 including, for example, a Fabry-Perot wavelength meter via the optical fiber 67. The wavelength is measured, photoelectrically converted to an electric level signal proportional to the applied load force, code-converted, for example, placed on a carrier wave of frequency FK, and transmitted to the data processing device of the observation station via the outer cable 70.

【0057】次に、図15は波長計測器69の回路ブロ
ック図の例を示しているが、印加荷重力に比例するレベ
ルの波長変位反射レーザ光λ1iが入射され、その光電変
換信号λ1iを送出する波長計測部の回路ブロックのみを
概略的に示し、この回路ブロックと同じ構成の他の波長
計測部の回路ブロックは、省略して単なるブロックにて
示したものである。この図15において、光ファイバ・
グレーティング(+X1)、(+X2)、(−X3)、
(−X4)から出射される印加加速度に対応する伸縮力
に比例したレベルの反射波長出力光λ1i、λ2i、λ3i
λ4iと、光ファイバ・グレーティング(+Y1)、(+
Y2)、(−Y3)、(−Y4)からの同様の反射波長
出力光λ5i、λ6i、λ7i、λ8iと、光ファイバ・グレー
ティング(+Z1)、(+Z2)、(−Z3)、(−Z
4)からの同様の反射波長出力光λ9i、λ10i
λ11i、λ12i とが、波長λ1i〜λ12i を含む各帯域を
各別に濾波する波長フィルターを介して波長計に入射さ
れる。そして、各波長計からの印加荷重力に比例するレ
ベルの反射波長出力信号をデータ送信部に入射し、レベ
ル信号に光電変換し、符号変換し、λji及び変化分Δλ
ji(j=1、2、・・・12)を伝送ケーブル70を介
して観測局のデータ処理装置75に伝送する。
Next, FIG. 15 shows an example of a circuit block diagram of the wavelength measuring device 69. The wavelength displacement reflected laser beam λ 1i having a level proportional to the applied load force is incident, and the photoelectric conversion signal λ 1i is obtained. Only the circuit block of the wavelength measurement unit that sends out the signal is schematically shown, and the circuit blocks of the other wavelength measurement units having the same configuration as this circuit block are omitted and shown as simple blocks. In this FIG.
Gratings (+ X1), (+ X2), (-X3),
The reflected wavelength output light λ 1i , λ 2i , λ 3i having a level proportional to the stretching force corresponding to the applied acceleration emitted from (−X4).
λ 4i , optical fiber grating (+ Y1), (+
Y2), (−Y3), and similar reflected wavelength output lights λ 5i , λ 6i , λ 7i , λ 8i from (−Y4), and optical fiber gratings (+ Z1), (+ Z2), (−Z3), (-Z
4) Similar reflected wavelength output light λ 9i , λ 10i ,
[lambda] 11i and [lambda] 12i are incident on the wavelength meter via wavelength filters that respectively filter the respective bands including the wavelengths [lambda] 1i to [lambda] 12i . Then, a reflected wavelength output signal having a level proportional to the applied load force from each wavelength meter is incident on the data transmission unit, photoelectrically converted into a level signal, sign-converted, and λ ji and a change Δλ.
ji (j = 1, 2,..., 12) is transmitted to the data processing device 75 of the observation station via the transmission cable 70.

【0058】なお、この第2の実施の形態においても、
この印加伸縮力に比例したレベルの反射波長出力信号λ
ji及び印加伸縮力がすべてゼロの場合(静穏時)の反射
波長出力信号λji (0) (j=1、2、・・・12)と、
後述するその変化分信号をΔλji (0) (j=1、2、・
・・12)との関係は、Δλji=λji−λji (0) (j=
1、2、・・・12)で示される。
Incidentally, also in the second embodiment,
The reflected wavelength output signal λ at a level proportional to the applied stretching force
ji and the reflected wavelength output signal λ ji (0) (j = 1, 2,...
The change signal described later is represented by Δλ ji (0) (j = 1, 2,.
..12) is expressed as Δλ ji = λ ji −λ ji (0) (j =
1, 2,... 12).

【0059】図16に示すデータ処理装置75の機能ブ
ロック図によりその機能を説明すると、検出部751で
は、光ファイバ・グレーティング(+X1)、(+X
2)、(−X3)、(−X4)からの印加加速度に対応
する伸縮力に比例したレベルを持つ反射波長出力信号λ
1i、λ2i、λ3i、λ4iと、光ファイバ・グレーティング
(+Y1)、(+Y2)、(−Y3)、(−Y4)の同
様の出力信号λ5i、λ6i、λ7i、λ8iと、光ファイバ・
グレーティング(+Z1)、(+Z2)、(−Z3)、
(−Z4)の同様の出力信号λ9i、λ10i 、λ11i 、λ
12i を取り込み、メモリに記憶させ、そして予めメモリ
に記憶させた静穏時の反射波長出力信号λ ji (0) (j=
1、2、・・・12)との差から求めた変化分信号Δλ
ji (0) (j=1、2、・・・12)もメモリに記憶さ
せ、次いで以下のようにして算出して計測データを送出
する。 〔1〕並進加速度の算出と判定 (1)図10に示すように、−X軸方向から印加される
並進加速度Kxの算出データを求めるX成分並進加速度
算出部752では、メモリから呼び出した変化分Δλ1i
及びΔλ2i、及び変化分Δλ3i及びΔλ4iを用いて「光
ファイバ・グレーティング(+X1)及び(+X2)の
反射波長出力信号の変化分Δλ1i及びΔλ 2iの加算値」
と、「光ファイバ・グレーティング(−X3)及び(−
X4)の反射波長出力信号の変化分Δλ3i及びΔλ4i
加算値」との差から求めた極性信号、及びその大きさを
示す信号fxを出力する。 (2)図11に示すように、−Y軸方向から印加される
並進加速度Kyの算出用データを求めるY成分の並進加
速度算出部753では、メモリから呼び出した変化分Δ
λ5i及びΔλ6iと、変化分Δλ7i及びΔλ8iとを用いて
「光ファイバ・グレーティング(+Y1)及び(+Y
2)の反射波長出力信号の変化分Δλ5i及びΔλ6iの加
算値」と、「光ファイバ・グレーティング(−Y3)及
び(−Y4)の反射波長出力信号の変化分Δλ7i及びΔ
λ8iの加算値」との差から求めたその極性信号、及び大
きさを示す信号fyをそれぞれ出力する。 (3)図12に示すように、Z軸方向に印加される並進
加速度Kzを算出するデータを求めるZ成分の並進加速
度算出部754では、メモリから呼び出した変化分Δλ
9i及びΔλ10と、変化分Δλ11i 及びΔλ12i とを用い
て「光ファイバ・グレーティング(+Z1)及び(+Z
2)の反射波長出力信号の変化分Δλ9i及びΔλ10の加
算値」と、「光ファイバ・グレーティング(−Z3)及
び(−Z4)の反射波長出力信号の変化分Δλ11i 及び
Δλ12i の加算値」との差から求めたその極性信号、及
び大きさを示す信号fzをそれぞれ出力する。 (4)次に、並進加速度判定部758では、以下のよう
に判別する。 X成分並進加速度算出部752で、上記と同様にして
算出した「光ファイバ・グレーティング(+X1)及び
(+X2)の反射波長出力信号の変化分Δλ1i及びΔλ
2iの加算値」と、「光ファイバ・グレーティング(−X
3)及び(−X4)の反射波長出力信号の変化分Δλ3i
及びΔλ4iの加算値」との差から求めたその極性と大き
さから、X軸方向のどの軸方向からどれ位の大きさの並
進加速度Kxが印加されたか、及びその大きさを示す判
定データを出力する。 Y成分並進加速度算出部753で、上記したと同様に
して求めた「光ファイバ・グレーティング(+Y1)及
び(+Y2)の反射波長出力信号の変化分Δλ5i及びΔ
λ6iの加算値」と、「光ファイバ・グレーティング(−
Y3)及び(−Y4)の反射波長出力信号の変化分Δλ
7i及びΔλ8iの加算値」との差から求めたその極性と大
きさから、Y軸方向のどの軸方向から並進加速度Kyが
印加されたか、及びその大きさを示す判定データを出力
する。 Z成分並進加速度算出部754で、上記したと同様に
して求めた「光ファイバ・グレーティング(+Z1)及
び(+Z2)の反射波長出力信号の変化分Δλ9i及びΔ
λ10の加算値」と、「光ファイバ・グレーティング(−
Z3)及び(−Z4)の反射波長出力信号の変化分Δλ
11i 、及びΔλ12i の加算値」との差から求めたその極
性と大きさから、Z軸方向のどの軸方向から水平荷重力
Kzが印加されたか、及びその大きさを示す判定データ
を出力する。 〔2〕回転角加速度の算出と判別 (1)図10に示すように、+Z軸回りの時計回転方向
に回転角加速度ωXY(ω Z )のみが印加されると、ωXY
回転角加速度算出部755において、+X成分算出部7
55Aでは、メモリから呼び出した光ファイバ・グレー
ティング(+X1)と(+X2)の反射波長出力信号の
変化分Δλ1iとΔλ2iの差から、回転角加速度ωXYがZ
軸回りの時計方向から印加されたか、反時計方向から印
加されたかを示す極性信号と、回転角加速度ωXYの大き
さを示す信号〔ωXY(12)〕とを出力し、−X成分算出部
755Bでは、同様にして求めた光ファイバ・グレーテ
ィング(−X3)と(−X4)の反射波長出力信号の変
化分Δλ3iとΔλ4iの差から、回転角加速度ωXYがZ軸
回りの時計方向、又は反時計方向から印加されたかを示
す極性信号と、回転角加速度ωXYの大きさを示す信号
〔ωXY(34)〕とを出力する。そして、これらの信号を、
それぞれメモリに記憶させる。
The function block of the data processing device 75 shown in FIG.
The function will be described with reference to a lock diagram.
Are optical fiber gratings (+ X1), (+ X
2) Corresponds to the applied acceleration from (-X3) and (-X4)
Wavelength output signal λ having a level proportional to the expanding and contracting force
1i, Λ2i, Λ3i, Λ4iAnd optical fiber grating
(+ Y1), (+ Y2), (-Y3), (-Y4)
Output signal λ5i, Λ6i, Λ7i, Λ8iAnd optical fiber
Gratings (+ Z1), (+ Z2), (-Z3),
(−Z4) similar output signal λ9i, Λ10i, Λ11i, Λ
12iAnd store it in memory.
The reflected wavelength output signal λ during quiet time stored in ji (0)(J =
1, 2,..., 12)
ji (0)(J = 1, 2,... 12) are also stored in the memory.
And then send the measured data calculated as follows
I do. [1] Calculation and determination of translational acceleration (1) As shown in FIG. 10, applied from the −X axis direction
X component translational acceleration for calculating the translational acceleration Kx calculation data
The calculator 752 calculates the change Δλ called from the memory.1i
And Δλ2i, And the change Δλ3iAnd Δλ4iUsing light
Fiber gratings (+ X1) and (+ X2)
Change in reflected wavelength output signal Δλ1iAnd Δλ 2iAddition value of
And "optical fiber grating (-X3) and (-
X4) the change Δλ of the reflected wavelength output signal3iAnd Δλ4iof
The polarity signal obtained from the difference from the "added value" and its magnitude
A signal fx is output. (2) As shown in FIG. 11, the voltage is applied from the −Y axis direction
Translational addition of Y component for obtaining data for calculating translational acceleration Ky
The speed calculator 753 calculates the change Δ
λ5iAnd Δλ6iAnd the change Δλ7iAnd Δλ8iWith
"Optical fiber gratings (+ Y1) and (+ Y
2) Change Δλ of the reflected wavelength output signal5iAnd Δλ6iAddition
Calculation "and" Optical fiber grating (-Y3) "
And change in reflected wavelength output signal Δλ of (−Y4)7iAnd Δ
λ8iThe polarity signal obtained from the difference between the
A signal fy indicating the magnitude is output. (3) Translation applied in the Z-axis direction as shown in FIG.
Translational acceleration of Z component for obtaining data for calculating acceleration Kz
The degree calculator 754 calculates the change Δλ called from the memory.
9iAnd ΔλTenAnd the change Δλ11iAnd Δλ12iWith
"Optical fiber grating (+ Z1) and (+ Z
2) Change Δλ of the reflected wavelength output signal9iAnd ΔλTenAddition
Calculation "and" Optical fiber grating (-Z3)
And the change in the reflected wavelength output signal Δλ of (−Z4)11ias well as
Δλ12iAnd the polarity signal obtained from the difference between the
And outputs a signal fz indicating the magnitude and magnitude. (4) Next, the translational acceleration determination unit 758 performs the following:
Is determined. In the X component translational acceleration calculation unit 752,
The calculated "optical fiber grating (+ X1) and
(+ X2) change in reflected wavelength output signal Δλ1iAnd Δλ
2iAnd the optical fiber grating (-X
3) and the change Δλ of the reflected wavelength output signal of (−X4)3i
And Δλ4iPolarity and magnitude calculated from the difference between the
Therefore, the size of the X-axis direction
A judgment indicating whether the forward acceleration Kx has been applied and the magnitude thereof
Outputs constant data. In the Y component translational acceleration calculation unit 753, as described above,
Fiber grating (+ Y1) and
And the change in the reflected wavelength output signal Δλ of (+ Y2)5iAnd Δ
λ6iAnd the optical fiber grating (-
Y3) and (−Y4) reflected wavelength output signal change Δλ
7iAnd Δλ8iAnd the polarity calculated from the difference between
The translational acceleration Ky from any of the Y-axis directions
Outputs judgment data indicating whether the voltage was applied and its magnitude
I do. In the Z component translational acceleration calculation unit 754, as described above,
Fiber grating (+ Z1) and
And the change in the reflected wavelength output signal Δλ of (+ Z2)9iAnd Δ
λTenAnd the optical fiber grating (-
Z3) and (−Z4) reflected wavelength output signal change Δλ
11i, And Δλ12iThe pole calculated from the difference between the
Horizontal load force from any Z axis direction
Judgment data indicating whether Kz has been applied and its magnitude
Is output. [2] Calculation and determination of rotation angular acceleration (1) Clockwise rotation around + Z axis as shown in FIG.
Rotation angular acceleration ωXY Z) Is applied, ωXY
In the rotation angular acceleration calculation section 755, the + X component calculation section 7
In 55A, optical fiber gray called from memory
(+ X1) and (+ X2)
Change Δλ1iAnd Δλ2iFrom the rotational angular acceleration ωXYIs Z
Applied from clockwise around the axis or marked from counterclockwise
Polarity signal indicating whether the rotation has been applied and the rotational angular acceleration ωXYThe size of
Signal indicating theXY (12)], And the -X component calculation unit
In the case of 755B, the optical fiber grating
Of the reflected wavelength output signals of the (-X3) and (-X4)
Compound Δλ3iAnd Δλ4iFrom the rotational angular acceleration ωXYIs the Z axis
Indicates whether the clock was applied clockwise or counterclockwise.
Polarity signal and rotational angular acceleration ωXYSignal indicating the magnitude of
XY (34)] Is output. And these signals,
Each is stored in the memory.

【0060】なお、回転角加速度ωXYのみが印加された
場合は、光ファイバ・グレーティング(+X1)及び
(−X3)には同一圧縮力が、(+X2)及び(−X
4)には同一伸長力が印加されるため、+X成分算出部
755Aと−X成分算出部755Bからは、同じ極性信
号と同じ大きさを有する回転角加速度ωXY信号が出力さ
れる。このため、回転角加速度ωXYのみが印加された場
合は、〔ωXY(12)〕=〔ω XY(34)〕となる。しかし、実
際の地震動では、一般的に並進加速度と回転角加速度が
ランダム・ノイズに重なっているので、〔ωXY(12)〕≠
〔ωXY(34)〕となる。 (2)図11に示すように、+X軸回りの時計回転方向
に回転角加速度ωYZ(ω X )のみが印加されると、ωYZ
回転角加速度算出部756の+Y成分算出部756Aで
は、光ファイバ・グレーティング(+Y1)と(+Y
2)の反射波長出力信号の変化分Δλ5iとΔλ6iの差か
ら、その極性とその大きさを求め、また、−Y成分算出
部756Bでは、光ファイバ・グレーティング(−Y
3)、(−Y4)の反射波長出力信号の変化分Δλ7i
Δλ8iの差から、その極性信号とその大きさとを算出
し、それぞれメモリに格納する。
Note that the rotational angular acceleration ωXYOnly applied
In the case, the optical fiber grating (+ X1) and
(−X3) has the same compression force, (+ X2) and (−X
Since the same extension force is applied to 4), the + X component calculation unit
755A and −X component calculating section 755B output the same polarity signal.
Rotation angular acceleration ω having the same magnitude asXYSignal is output
It is. Therefore, the rotational angular acceleration ωXYOnly when applied
IfXY (12)] = [Ω XY (34)]. But the real
In general, the translational acceleration and the rotational angular acceleration
Since it overlaps with random noise, [ωXY (12)] ≠
XY (34)]. (2) Clockwise direction around + X axis as shown in FIG.
Rotation angular acceleration ωYZ X) Is applied, ωYZ
In the + Y component calculation unit 756A of the rotation angular acceleration calculation unit 756,
Are the optical fiber gratings (+ Y1) and (+ Y
2) Change Δλ of the reflected wavelength output signal5iAnd Δλ6iThe difference between
And its magnitude, and calculate the -Y component.
In the section 756B, the optical fiber grating (-Y
3), change Δλ of the reflected wavelength output signal of (−Y4)7i,
Δλ8iCalculate the polarity signal and its magnitude from the difference
Then, each is stored in the memory.

【0061】なお、回転角加速度ωYZのみが印加された
場合、光ファイバ・グレーティング(+Y1)及び(−
Y3)には同一圧縮力が、(+Y2)及び(−Y4)に
は同一伸長力が印加されるため、+Y成分算出部756
Aと−Y成分算出部756Bからは、同じ極性信号と同
じ大きさを有する回転角加速度ωYZ信号が出力される。
このため、回転角加速度ωYZのみが印加された場合、
〔ωYZ(12)〕=〔ω YZ(34)〕となる。しかし、
実際の地震動では、一般的に並進加速度と回転角加速度
がランダム・ノイズに重なっているので、〔ωYZ(1
2)〕≠〔ωYZ(34)〕となる。 (3)図12に示すように、−Y軸回りの時計回転方向
に回転角加速度ωZX(ω Y )が印加されると、ωZX回転
角加速度算出部757の+Z成分算出部757Aでは、
メモリから呼び出した光ファイバ・グレーティング(+
Z1)と(+Z2)の反射波長出力信号の変化分Δλ9i
とΔλ10i の差から、その極性とその大きさとを求め、
−Z成分算出部757Bでは、同様にして光ファイバ・
グレーティング(−Z3)、(−Z4)の反射波長出力
信号の変化分Δλ11i とΔλ12i の差から、その極性信
号と大きさを求め、それぞれメモリに記憶させる。
Note that the rotational angular acceleration ωYZOnly applied
In this case, the optical fiber grating (+ Y1) and (−
Y3) has the same compression force, while (+ Y2) and (-Y4)
Since the same extension force is applied, the + Y component calculation unit 756
A and −Y component calculation section 756B output the same polarity signal and the same
Angular acceleration ω with the same magnitudeYZA signal is output.
Therefore, the rotational angular acceleration ωYZOnly applied
YZ(12)] = [ω YZ(34)]. But,
In actual earthquake motion, translational acceleration and rotational angular acceleration are generally
Overlaps with random noise, so [ωYZ(1
2)] ≠ [ωYZ(34)]. (3) As shown in FIG. 12, clockwise rotation around the −Y axis
Rotation angular acceleration ωZX Y) Is applied, ωZXrotation
In the + Z component calculation unit 757A of the angular acceleration calculation unit 757,
Optical fiber grating called from memory (+
Z1) and (+ Z2) the change Δλ of the reflected wavelength output signal.9i
And Δλ10iFrom the difference, the polarity and its magnitude are found,
In the -Z component calculation unit 757B, the optical fiber
Reflection wavelength output of gratings (-Z3) and (-Z4)
Signal change Δλ11iAnd Δλ12iFrom the polarity signal
Find the number and size and store them in memory.

【0062】なお、回転角加速度ωZXのみが印加された
場合、光ファイバ・グレーティング(+Z1)及び(−
Z3)には同一圧縮力が、(+Z2)及び(−Z4)に
は同一伸長力が印加されるため、+Z成分算出部757
Aと−Z成分算出部757Bからは、同じ極性信号と同
じ大きさを有する回転角加速度ωZX信号が出力される。
このため、回転角加速度ωZXのみが印加された場合、
〔ωZX(12)〕=〔ω ZX(34)〕となる。しかし、
実際の地震動では、一般的に並進加速度と回転角加速度
がランダム・ノイズに重なっているので、〔ωZX(1
2)〕≠〔ωZX(34)〕である。 (4)次に、回転角加速度判定部759では、以下のよ
うに判定する。 +X成分算出部755Aで、同様にして算出した光フ
ァイバ・グレーティング(+X1)と(+X2)の反射
波長出力信号の変化分Δλ1iとΔλ2iの差から求めた極
性信号とその大きさから、荷重体42に印加された回転
角加速度ωXYの印加方向と、その大きさを示す判定デー
タを出力する。なお、既述したように、−X成分算出部
755Bの光ファイバ・グレーティング(−X3)と
(−X4)の反射波長出力信号の変化分Δλ3iとΔλ4i
の差から求めたその極性信号と大きさからも、同様の判
定データが得られる。 さらに、+Y成分算出部756Aにて、光ファイバ・
グレーティング(+Y1)と(+Y2)の反射波長出力
信号の変化分Δλ5iとΔλ6iの差から求めたその極性信
号と大きさから、回転角加速度ωYZの印加方向と、その
大きさを示す判別データを出力する。同様に−Y成分算
出部756Bで、光ファイバ・グレーティング(−X
3)と(−X4)の反射波長出力信号の変化分Δλ3i
Δλ4iの差から求めたその極性信号と大きさからも同様
の判定データを得ることが出来る。 +Z成分算出部757Aにて、光ファイバ・グレーテ
ィング(+Z1)と(+Z2)の反射波長出力信号の変
化分Δλ9iとΔλ10i の差から求めたその極性信号と大
きさから回転角加速度ωZXの印加方向と、その大きさを
示す判別データを出力する。同様に、−Z成分算出部7
57Bで、光ファイバ・グレーティング(−Z3)と
(−Z4)の反射波長出力信号の変化分Δλ11i 及びΔ
λ12i の差から求めたその極性信号と大きさからも同様
の計測データを得ることが出来る。
Note that the rotational angular acceleration ωZXOnly applied
In this case, the optical fiber grating (+ Z1) and (−
Z3) has the same compression force, while (+ Z2) and (-Z4)
Since the same extension force is applied, the + Z component calculation unit 757
A and −Z component calculation section 757B output the same polarity signal and the same signal.
Angular acceleration ω with the same magnitudeZXA signal is output.
Therefore, the rotational angular acceleration ωZXOnly applied
ZX(12)] = [ω ZX(34)]. But,
In actual earthquake motion, translational acceleration and rotational angular acceleration are generally
Overlaps with random noise, so [ωZX(1
2)] ≠ [ωZX(34)]. (4) Next, the rotational angular acceleration determination unit 759 performs the following.
Judge. + X component calculation unit 755A calculates the optical signal
Reflection of fiber grating (+ X1) and (+ X2)
Wavelength output signal change Δλ1iAnd Δλ2iPole obtained from the difference between
The rotation applied to the load body 42 is determined from the sex signal and its magnitude.
Angular acceleration ωXYJudgment data indicating the direction of application of
Output data. As described above, the −X component calculation unit
755B optical fiber grating (-X3)
The change Δλ of the reflected wavelength output signal of (−X4)3iAnd Δλ4i
From the polarity signal and magnitude obtained from the difference between
Constant data is obtained. Further, in the + Y component calculation unit 756A, the optical fiber
Reflection wavelength output of gratings (+ Y1) and (+ Y2)
Signal change Δλ5iAnd Δλ6iThe polarity signal obtained from the difference between
Rotation angle acceleration ωYZDirection of application and its
The discrimination data indicating the size is output. Similarly, -Y component calculation
At the outlet 756B, the optical fiber grating (-X
3) and the change Δλ of the reflected wavelength output signal of (−X4)3iWhen
Δλ4iFrom the polarity signal and magnitude found from the difference between
Can be obtained. + Z component calculation unit 757A uses optical fiber
Of the reflected wavelength output signals of the (+ Z1) and (+ Z2)
Compound Δλ9iAnd Δλ10iAnd the polarity signal obtained from the difference between
From the magnitude, the rotational angular acceleration ωZXDirection and magnitude of
Output the discrimination data shown. Similarly, the −Z component calculation unit 7
57B, with optical fiber grating (-Z3)
The change Δλ of the reflected wavelength output signal of (−Z4)11iAnd Δ
λ12iFrom the polarity signal and magnitude found from the difference between
Measurement data can be obtained.

【0063】このように構成された地震計40の作用を
図17に示すフローチャートを参照しながら説明する。
観測局からの指令信号に基づいて、レーザ光源62は、
波長λ1 〜λ12を有するレーザ光61をアイソレータ6
4を介して光カプラー65に送光する。光カプラー65
は、そのレーザ光65を直列接続された光ファイバ・グ
レーティングに送光し、光ファイバ・グレーティング
(+X1)、(+X2)、(−X3)、(−X4)は波
長λ1 、λ2 、λ3 、λ4 をそれぞれ取り込み、光ファ
イバ・グレーティング(+Y1)、(+Y2)、(−Y
3)、(−Y4)は波長λ5 、λ6 、λ7 、λ8 をそれ
ぞれ取り込み、そして、光ファイバ・グレーティング
(+Z1)、(+Z2)、(−Z3)、(−Z4)は波
長λ9 、λ10、λ11、λ12をそれぞれ取り込む。
The operation of the seismometer 40 configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
Based on the command signal from the observation station, the laser light source 62
A laser beam 61 having wavelengths λ 1 to λ 12 is
4 to the optical coupler 65. Optical coupler 65
Transmits the laser beam 65 to the optical fiber gratings connected in series, and the optical fiber gratings (+ X1), (+ X2), (-X3), and (-X4) have wavelengths λ 1 , λ 2 , λ 3 and λ 4 , respectively, and the optical fiber gratings (+ Y1), (+ Y2), (−Y
3) and (−Y4) capture the wavelengths λ 5 , λ 6 , λ 7 and λ 8 respectively, and the optical fiber gratings (+ Z1), (+ Z2), (−Z3) and (−Z4) 9 , λ 10 , λ 11 , and λ 12 are captured.

【0064】そして、後述する態様にて地震計のケーシ
ング41に印加された並進荷重力Kや、回転角加速度ω
に比例したレベルを持つ反射波長出力信号λji(j=
1、2・・・12)が、換言すると、12個の静穏時の
光ファイバ・グレーティングからの反射波長出力信号λ
ji (0) (j=1、2・・・12)のそれぞれに、印加並
進荷重力K、及び回転角加速度ωによる変化分信号Δλ
1i〜Δλ12i を付加された反射波長出力信号が、光ファ
イバ66、光カプラー65及び光ファイバ67を介して
波長計測器69に送光され、波長計測し、電気レベルに
光電変換し、さらに符号変換した信号が外装ケーブル7
0を経由し、データ処理装置75に取り込まれる。検出
部751では、上記波長出力信号λji(j=1、2・・
・12)と、予めメモリに記憶させておいた静穏時の波
長変位信号λji (0) (j=1、2・・・12)との差か
ら変化分Δλ1i〜Δλ12i を求め、メモリに格納する
(ステップS11)。
Then, the translational load force K applied to the seismometer casing 41 in the manner described later, and the rotational angular acceleration ω
The reflected wavelength output signal λ ji having a level proportional to
1, 2,... 12) are, in other words, the reflected wavelength output signals λ from the twelve quiet optical fiber gratings.
ji (0) (j = 1, 2,..., 12), respectively, the applied translational load K and the change signal Δλ due to the rotational angular acceleration ω.
The reflected wavelength output signal to which 1i to Δλ 12i has been added is transmitted to the wavelength measuring device 69 via the optical fiber 66, the optical coupler 65, and the optical fiber 67, and the wavelength is measured, photoelectrically converted to an electric level, and further encoded. Converted signal is armored cable 7
The data is transferred to the data processing device 75 via the “0”. In the detection unit 751, the wavelength output signal λ ji (j = 1, 2,...)
.. 12) and the wavelength displacement signal λ ji (0) (j = 1, 2,..., 12) at a quiet time previously stored in the memory to determine the change Δλ 1i to Δλ 12i , (Step S11).

【0065】次に、並進加速度K、及び回転角加速度ω
の印加方向及びその大きさの算出、判定について説明す
る。 (1)X軸方向の並進加速度Kxのみ印加の場合 図10(図13)に示すように、地震計40のケーシン
グ41に−X軸方向から並進加速度Kxのみが印加され
ると、荷重体42が−X軸方向に向けて相対変位し、各
光ファイバ・グレーティング(+Y1)、(+Y2)、
(−Y3)、及び(−Y4)と、各光ファイバ・グレー
ティング(+Z1)、(+Z2)、(−Z3)、及び
(−Z4)に対しそれぞれ同一変位量を及ぼすため、Y
成分並進加速度算出部753では、メモリから呼び出し
た変化分Δλ5iとΔλ6i、及び変化分Δλ7iとΔλ8i
分を用い、「光ファイバ・グレーティング(+Y1)及
び(+Y2)の反射波長出力信号の変化分Δλ5iとΔλ
6iの加算値」と、「光ファイバ・グレーティング(−Y
3)及び(−Y4)の反射波長出力信号の変化分Δλ 7i
とΔλ8iの加算値」との差の算出値0、即ち、fy成分
がゼロという情報を出力し(ステップS13)、また、
Z成分並進加速度算出部754では、同様にメモリから
呼び出した変化分Δλ9iとΔλ10i 、及び変化分Δλ
11i とΔλ12i を用い、「光ファイバ・グレーティング
(+Z1)及び(+Z2)の反射波長出力信号の変化分
Δλ9iとΔλ10i の加算値」と、「光ファイバ・グレー
ティング(−Z3)及び(−Z4)の反射波長出力信号
の変化分Δλ11i とΔλ12i の加算値」との差の算出値
0、即ち、fz成分がゼロという情報を出力する(ステ
ップS14)。
Next, the translational acceleration K and the rotational angular acceleration ω
The calculation and determination of the application direction and magnitude of
You. (1) When Only Translational Acceleration Kx in the X-Axis Direction is Applied As shown in FIG.
Only the translational acceleration Kx is applied to the actuator 41 from the -X axis direction.
Then, the load body 42 is relatively displaced in the −X axis direction,
Optical fiber grating (+ Y1), (+ Y2),
(-Y3) and (-Y4) and each optical fiber gray
Ting (+ Z1), (+ Z2), (-Z3), and
Since the same amount of displacement is applied to each (−Z4), Y
In the component translational acceleration calculation unit 753, it is called from the memory.
Change Δλ5iAnd Δλ6i, And the change Δλ7iAnd Δλ8iConversion
Using the optical fiber grating (+ Y1)
And the change in the reflected wavelength output signal Δλ of (+ Y2)5iAnd Δλ
6iAnd “optical fiber grating (−Y
Changes Δλ in the reflected wavelength output signals of 3) and (−Y4) 7i
And Δλ8iCalculated value 0 of the difference from the “added value of
Is output as zero (step S13).
In the Z-component translational acceleration calculation unit 754, similarly,
Called change Δλ9iAnd Δλ10i, And the change Δλ
11iAnd Δλ12iUsing an optical fiber grating
(+ Z1) and (+ Z2) change in reflected wavelength output signal
Δλ9iAnd Δλ10iOf optical fiber and gray
(-Z3) and (-Z4) reflected wavelength output signals
Change Δλ11iAnd Δλ12iCalculated value of the difference from
0, that is, information that the fz component is zero (step
Step S14).

【0066】しかし、光ファイバ・グレーティング(+
X1)、(+X2)には共に同一圧縮力が加わり、光フ
ァイバ・グレーティング(−X3)、(−X4)には共
に同一伸長力が加わるため、光ファイバ・グレーティン
グ(+X1)、(+X2)からは圧縮力に対応して格子
ピッチが減少し、波長変位した反射波長出力信号λ1i
λ2iが出力され、光ファイバ・グレーティング(−X
3)、(−X4)からは、上記信号λ1i、λ2iよりもよ
り大きく、伸長力に対応して格子ピッチが増大し、波長
変位した反射波長出力信号λ3i、λ4iが出力される。
However, the optical fiber grating (+
X1) and (+ X2) have the same compressive force, and the optical fiber gratings (-X3) and (-X4) have the same elongation force. Therefore, the optical fiber gratings (+ X1) and (+ X2) Is the reflected wavelength output signal λ 1i , where the grating pitch is reduced in accordance with the compressive force and the wavelength is shifted ,
λ 2i is output and the optical fiber grating (−X
3) and (−X4) output reflected wavelength output signals λ 3i , λ 4i that are larger than the signals λ 1i , λ 2i , the grating pitch is increased corresponding to the elongation force, and the wavelength is displaced. .

【0067】よって、X成分並進加速度算出部752か
らは、メモリから呼び出した変化分Δλ1i、Δλ2i、及
び変化分Δλ3i、Δλ4iを用い、「反射波長出力信号の
変化分Δλ1i、Δλ2iの加算値」と、反射波長出力信号
の変化分Δλ3i、Δλ4iの加算値」との差から求めた極
性と、その大きさとに基づいて並進加速度KxのX軸に
対する印加方向と、その大きさとを示すfx成分の判別
データを出力する(ステップS12)。
Therefore, the X component translational acceleration calculation section 752 uses the changes Δλ 1i , Δλ 2i and the changes Δλ 3i , Δλ 4i called from the memory to obtain “the change Δλ 1i , Δλ 1 of the reflected wavelength output signal. 2i , the polarity obtained from the difference between the added value of the reflected wavelength output signal Δλ 3i , the added value of Δλ 4i , and the magnitude of the polarity, the direction in which the translational acceleration Kx is applied to the X-axis, The determination data of the fx component indicating the size is output (step S12).

【0068】並進加速度判定部758では、Y成分並進
加速度算出部753、Z成分並進加速度算出部754の
算出データが共に0であり、X成分並進加速度算出部7
52からの「反射波長出力信号の変化分Δλ1i、Δλ2i
の加算値」と、「反射波長出力信号の変化分Δλ3i、Δ
λ4iの加算値」との差から求めた極性と、その大きさと
を示す算出データが得られているので、並進荷重力Kx
がX軸のどの軸方向から印加され、並進荷重力Kxがど
れ位の大きさかを示す判定データを出力する(ステップ
S15)。
In the translational acceleration determination section 758, the data calculated by the Y-component translational acceleration calculation section 753 and the Z-component translational acceleration calculation section 754 are both 0, and the X-component translational acceleration calculation section 7
52, the change amounts Δλ 1i and Δλ 2i of the reflected wavelength output signal.
Of the reflected wavelength output signal Δλ 3i , Δ
Since the calculated data indicating the polarity obtained from the difference from the “added value of λ 4i ” and the magnitude thereof are obtained, the translational load force Kx
Is applied from which axis direction of the X axis, and outputs determination data indicating the magnitude of the translational load force Kx (step S15).

【0069】他方、既に〔1〕の(1)〜(3)の並進
加速度算出の説明の欄で述べたように、ωXY回転角加速
度算出部755、ωXY回転角加速度算出部756、及び
ωXY回転角加速度算出部757では、それぞれ(+X
1)及び(+X2)の差の算出値、(−X3)及び(−
X4)の差の算出値を求め、また、(+Y1)及び(+
Y2)の差の算出値、(−Y3)及び(−Y4)の差の
算出値を求め、そして、(+Z1)及び(+Z2)の差
の算出値、(−Z3)及び(−Z4)の差の算出値を求
めるから、回転加速度算出部755、756、757か
らは0信号が出力され、このため、回転角加速度判定部
759からは何ら判定信号は出力されない。 (2)Y軸方向の並進加速度Kyのみ印加の場合 図11(図13)に示すように、ケーシング41に−Y
軸方向から並進加速度Kyのみが印加されると、荷重体
42が−Y軸方向に向けて相対変位し、各光ファイバ・
グレーティング(+X1)、(+X2)、(−X3)、
及び(−X4)と、各光ファイバ・グレーティング(+
Z1)、(+Z2)、(−Z3)、及び(−Z4)に対
しそれぞれ同一変位量を及ぼすため、X成分並進加速度
算出部752からは、メモリから呼び出した変化分Δλ
1iとΔλ2i、及び変化分Δλ3iとΔλ4iを用い、「光フ
ァイバ・グレーティング(+X1)及び(+X2)の出
力信号の変化分Δλ1iとΔλ2iの加算値」と、「光ファ
イバ・グレーティング(−X3)及び(−X4)の反射
波長出力信号の変化分Δλ3iとΔλ4iの加算値」との差
の算出値0、即ち、fx成分がゼロという情報を出力し
(ステップS12)、また、Z成分並進加速度算出部7
54からは、メモリから呼び出した変化分Δλ9iとΔλ
10i 、及び変化分Δλ11i とΔλ12i を用い、「光ファ
イバ・グレーティング(+Z1)及び(+Z2)の反射
波長出力信号の変化分Δλ9iとΔλ10 i の加算値」と、
「光ファイバ・グレーティング(−Z3)及び(−Z
4)の出力信号の変化分Δλ11i とΔλ12i の加算値」
との差の算出値0、即ち、fz成分がゼロという情報を
出力する(ステップS14)。
On the other hand, the translations (1) to (3) of [1] have already been performed.
As described in the description of acceleration calculation, ωXYRotational angle acceleration
Degree calculation unit 755, ωXYRotation angular acceleration calculation unit 756, and
ωXYIn the rotation angular acceleration calculation unit 757, (+ X
1) and the calculated value of the difference between (+ X2), (-X3) and (-
X4) is calculated, and (+ Y1) and (+
Y2), the difference between (−Y3) and (−Y4)
Find the calculated value and calculate the difference between (+ Z1) and (+ Z2)
And the calculated value of the difference between (−Z3) and (−Z4) are calculated.
Therefore, the rotational acceleration calculation units 755, 756, 757
Output a 0 signal.
759 does not output any determination signal. (2) In the case of applying only the translational acceleration Ky in the Y-axis direction: As shown in FIG.
When only the translational acceleration Ky is applied from the axial direction, the load
42 are relatively displaced in the −Y axis direction, and each optical fiber
Gratings (+ X1), (+ X2), (-X3),
And (−X4) and each optical fiber grating (+
Z1), (+ Z2), (-Z3), and (-Z4)
X component translational acceleration to apply the same amount of displacement
From the calculation unit 752, the change Δλ called from the memory
1iAnd Δλ2i, And the change Δλ3iAnd Δλ4iUsing the
Output of fiber gratings (+ X1) and (+ X2)
Force signal change Δλ1iAnd Δλ2iOf the optical fiber
Reflection of iva gratings (-X3) and (-X4)
Wavelength output signal change Δλ3iAnd Δλ4iThe difference between
Is output, that is, information that the fx component is zero.
(Step S12) Also, the Z-component translational acceleration calculator 7
From 54, the change Δλ called from the memory9iAnd Δλ
10i, And the change Δλ11iAnd Δλ12iUsing the
Reflection of iva gratings (+ Z1) and (+ Z2)
Wavelength output signal change Δλ9iAnd ΔλTen iAddition of "
"Optical fiber grating (-Z3) and (-Z
Output signal change Δλ of 4)11iAnd Δλ12iAddition value of
The calculated value 0 of the difference from, that is, information that the fz component is zero
Output (Step S14).

【0070】しかし、光ファイバ・グレーティング(+
Y1)、(+Y2)には共に同一圧縮力が加わり、光フ
ァイバ・グレーティング(−Y3)、(−Y4)には共
に同一伸長力が加わるため、光ファイバ・グレーティン
グ(+Y1)、(+Y2)からは圧縮力に対応して格子
ピッチが減少し、波長変位した反射波長出力信号の変化
分Δλ5i、Δλ6iが出力され、光ファイバ・グレーティ
ング(−Y3)、(−Y4)からは、上記信号の変換分
Δλ3i、Δλ4iよりもより大きく、伸長力に対応して格
子ピッチが増大し、波長変位した反射波長出力信号の変
化分Δλ5i、Δλ6iが出力される。
However, the optical fiber grating (+
Y1) and (+ Y2) have the same compressive force, and the optical fiber gratings (-Y3) and (-Y4) have the same expansion force. Represents the change Δλ 5i and Δλ 6i of the reflected wavelength output signal whose wavelength is displaced in response to the compressive force, and outputs the above signal from the optical fiber gratings (−Y3) and (−Y4). Are larger than the conversion amounts Δλ 3i and Δλ 4i , the grating pitch is increased according to the elongation force, and the change amounts Δλ 5i and Δλ 6i of the reflected wavelength output signal whose wavelength is displaced are output.

【0071】よって、Y成分並進加速度算出部753か
らは、反射波長出力信号の変化分Δλ5i、Δλ6iの加算
値と、反射波長出力信号の変化分Δλ7i、Δλ8iの加算
値との差から求めた極性と、その大きさとから並進加速
度KyのY軸における印加方向と、その大きさとを示す
fy成分の判定データを出力する(ステップS13)。
Therefore, the Y component translational acceleration calculating section 753 calculates the difference between the added value of the change Δλ 5i and Δλ 6i of the reflected wavelength output signal and the added value of the change Δλ 7i and Δλ 8i of the reflected wavelength output signal. From the polarity obtained from the above and the magnitude, the fy component determination data indicating the direction of application of the translational acceleration Ky on the Y-axis and the magnitude is output (step S13).

【0072】並進加速度判定部758では、X成分並進
加速度算出部752、Z成分並進加速度算出部754の
算出データが共に0であり、Y成分並進加速度算出部7
53からの反射波長出力信号の変化分Δλ5i、Δλ6i
加算値と、反射波長出力信号の変化分Δλ7i、Δλ8i
加算値との差から求めた極性と、その大きさとを示す算
出データが得られているので、並進荷重力KyがY軸の
どの方向から印加され、並進荷重力Kyがどれ位の大き
さかを示す判定データを出力する(ステップS15)。
In the translational acceleration judging section 758, the data calculated by the X component translational acceleration calculating section 752 and the calculation data of the Z component translational acceleration calculating section 754 are both 0, and the Y component translational acceleration calculating section 7
Calculation showing the polarity and magnitude of the polarity obtained from the difference between the sum of the changes Δλ 5i and Δλ 6i of the reflected wavelength output signal from 53 and the sum of the changes Δλ 7i and Δλ 8i of the reflected wavelength output signal. Since the data has been obtained, the translation load force Ky is applied from which direction on the Y axis, and the determination data indicating the magnitude of the translation load force Ky is output (step S15).

【0073】この場合も、X軸並進加速度Kxの算出の
説明で述べた同様の理由から、ωXY回転角加速度算出部
755、ωXY回転角加速度算出部756、ωXY回転角加
速度算出部757からは0信号が出力されるため、回転
角加速度判定部759からは何ら判定信号は出力されな
い。 (3)Z軸方向の並進加速度Kzのみ印加の場合 図12(図13)に示すように、ケーシング412に+
Z軸方向から並進加速度Kzのみが印加されると、荷重
体42は+Z軸方向に向けて相対変位し、各光ファイバ
・グレーティング(+X1)、(+X2)、(−X
3)、及び(−X4)と、各光ファイバ・グレーティン
グ(+Y1)、(+Y2)、(−Y3)、及び(−Y
4)に対しそれぞれ同一変位量を及ぼすため、X成分並
進加速度算出部752では、メモリから呼び出した変化
分Δλ1iとΔλ2i、及び変化分Δλ3iとΔλ4iを用い、
「光ファイバ・グレーティング(+X1)及び(+X
2)の反射波長出力信号の変化分Δλ1iとΔλ2iの加算
値」と、「光ファイバ・グレーティング(−X3)及び
(−X4)の反射波長出力信号の変化分Δλ3iとΔλ4i
の加算値」との差の算出値0、即ち、fx成分がゼロと
いう情報を出力し(ステップS12)、また、Y成分並
進加速度算出部753では、同様にメモリからの変化分
Δλ5iとΔλ6i、及び変化分Δλ7iとΔλ8iを用い、
「光ファイバ・グレーティング(+Y1)及び(+Y
2)の反射波長出力信号の変化分Δλ5iとΔλ6iの加算
値」と、「光ファイバ・グレーティング(−Y3)及び
(−Y4)の反射波長出力信号の変化分Δλ7iとΔλ8i
の加算値」との差の算出値0、即ち、fy成分がゼロと
いう情報を出力する(ステップS14)。
Also in this case, for the same reason as described in the description of the calculation of the X-axis translational acceleration Kx, the ω XY rotation angular acceleration calculation unit 755, the ω XY rotation angular acceleration calculation unit 756, and the ω XY rotation angular acceleration calculation unit 757 Outputs a 0 signal, no rotation determination signal is output from the rotational angular acceleration determination unit 759. (3) When Only the Translational Acceleration Kz in the Z-Axis Direction is Applied As shown in FIG.
When only the translational acceleration Kz is applied from the Z-axis direction, the load body 42 is relatively displaced toward the + Z-axis direction, and the optical fiber gratings (+ X1), (+ X2), (−X
3) and (−X4), and each of the optical fiber gratings (+ Y1), (+ Y2), (−Y3), and (−Y
In order to apply the same amount of displacement to 4), the X component translational acceleration calculation unit 752 uses the changes Δλ 1i and Δλ 2i and the changes Δλ 3i and Δλ 4i called from the memory.
"Optical fiber gratings (+ X1) and (+ X
2) the sum of the changes Δλ 1i and Δλ 2i of the reflected wavelength output signals ”and“ the changes Δλ 3i and Δλ 4i of the reflected wavelength output signals of the optical fiber gratings (−X3) and (−X4) ”.
, The information that the fx component is zero is output (step S12), and the Y component translational acceleration calculation unit 753 similarly calculates the changes Δλ 5i and Δλ from the memory. 6i and the changes Δλ 7i and Δλ 8i ,
"Optical fiber gratings (+ Y1) and (+ Y
2) Addition value of change Δλ 5i and Δλ 6i of reflected wavelength output signal ”and“ Changes Δλ 7i and Δλ 8i of reflected wavelength output signal of optical fiber gratings (−Y3) and (−Y4) ”.
The calculated value of the difference from the “added value of 0”, that is, information that the fy component is zero is output (step S14).

【0074】しかし、光ファイバ・グレーティング(+
Z1)、(+Z2)には共に同一圧縮力が加わり、光フ
ァイバ・グレーティング(−Z3)、(−Z4)には共
に同一伸長力が加わるため、光ファイバ・グレーティン
グ(+Z1)、(+Z2)からは圧縮力に対応して格子
ピッチが減少し、波長変位した反射波長出力信号の変化
分Δλ9i、Δλ10i が出力され、光ファイバ・グレーテ
ィング(−Z3)、(−Z4)からは、上記反射波長出
力信号の変化分Δλ9i、Δλ10i よりもより大きく、伸
長力に対応して格子ピッチが増大し、波長変位した反射
波長出力信号の変化分Δλ11i 、Δλ12i が出力され
る。
However, the optical fiber grating (+
Z1) and (+ Z2) receive the same compression force, and the same expansion force is applied to the optical fiber gratings (-Z3) and (-Z4). Therefore, the optical fiber gratings (+ Z1) and (+ Z2) Represents the change Δλ 9i and Δλ 10i of the reflected wavelength output signal whose wavelength is displaced due to the decrease in the grating pitch corresponding to the compressive force. The reflected light is output from the optical fiber gratings (−Z3) and (−Z4). The changes Δλ 9i and Δλ 10i of the wavelength output signal are larger than those of the wavelengths, the grating pitch increases in accordance with the elongation force, and the changes Δλ 11i and Δλ 12i of the reflected wavelength output signal displaced by the wavelength are output.

【0075】よって、Z成分並進加速度算出部754か
らは、「反射波長出力信号の変化分Δλ9i、Δλ10i
加算値」と、「反射波長出力信号の変化分Δλ11i 、Δ
λ12 i の加算値」との差から求めた極性と、その大きさ
とから並進加速度KzのZ軸における印加方向と、その
大きさとを示すfz成分の判定データを出力する(ステ
ップS14)。
Therefore, the Z-component translational acceleration calculator 754
Et al., “Change Δλ in reflected wavelength output signal.9i, Δλ10iof
Addition value "and" reflected wavelength output signal change Δλ11i, Δ
λ12 iAnd the magnitude calculated from the difference between the
And the direction of application of the translational acceleration Kz on the Z axis, and
The determination data of the fz component indicating the size is output (step
Step S14).

【0076】並進加速度判定部758では、X成分並進
加速度算出部752、Y成分並進加速度算出部753の
算出データが共に0であり、Z成分並進加速度算出部7
54からの出力信号の変化分Δλ9i、Δλ10i の加算値
と、出力信号の変化分Δλ11 i 、Δλ12i の加算値との
差から求めた極性と、その大きさを示す算出データが求
められているので、並進荷重力KzがZ軸のどの方向か
ら印加され、並進荷重力Kzがどれ位の大きさかを示す
判定データを出力する(ステップS15)。
The translational acceleration determining unit 758 determines that the X component
The acceleration calculation unit 752 and the Y-component translational acceleration calculation unit 753
The calculated data are both 0, and the Z-component translational acceleration calculation unit 7
The change Δλ of the output signal from 549i, Δλ10iAddition value of
And the change Δλ of the output signal11 i, Δλ12iWith the sum of
The polarity obtained from the difference and the calculation data indicating the magnitude are obtained.
Which direction of the translational load force Kz on the Z axis
Is applied to indicate the magnitude of the translational load force Kz.
The judgment data is output (step S15).

【0077】同様に、X軸並進加速度Kxの算出の説明
で述べた同様の理由から、ωXY回転角加速度算出部75
5、ωXY回転角加速度算出部756、ωXY回転角加速度
算出部757からは0信号が出力されるため、回転角加
速度判定部759からは何ら判定信号は出力されない。
そして、並進加速度判定部758、及び回転角加速度判
定部759から、これら判定結果を示す信号をCRTや
プリンタに出力する。 (4)回転角加速度ωXYのみ印加の場合 図10(図13)に示すように、ケーシング41の+Z
軸回りの時計方向に回転角加速度ωXYのみが印加される
と、荷重体42の反時計方向に向けた相対変位は、各光
ファイバ・グレーティング(+Y1)、(+Y2)、
(−Y3)、及び(−Y4)と、各光ファイバ・グレー
ティング(+Z1)、(+Z2)、(−Z3)、及び
(−Z4)に対しそれぞれ同一変位量を及ぼすため、ω
YZ回転角加速度算出部756では、光ファイバ・グレー
ティング(+Y1)及び(+Y2)の反射波長出力信号
の変化分Δλ5iとΔλ6iの差を示す0信号と、光ファイ
バー・グレーティング(−Y3)及び(−Y4)の反射
波長出力信号の変化分Δλ7iとΔλ8iの差を示す0信号
とを出力し(ステップS17)、また、ωzx回転角加速
度算出部757では、光ファイバ・グレーティング(+
Z1)及び(+Z2)の反射波長出力信号の変化分Δλ
9iとΔλ10i の差を示す0信号と、光ファイバ・グレー
ティング(−Z3)及び(−Z4)の反射波長出力信号
の変化分Δλ11iとΔλ12i の差の算出値0を出力する
(ステップS18)。
Similarly, for the same reason as described in the description of the calculation of the X-axis translational acceleration Kx, the ω XY rotation angular acceleration calculator 75
5. Since the 0 signal is output from the ω XY rotation angular acceleration calculation section 756 and the ω XY rotation angular acceleration calculation section 757, no determination signal is output from the rotation angular acceleration determination section 759.
Then, the translational acceleration determining unit 758 and the rotational angular acceleration determining unit 759 output signals indicating these determination results to a CRT or a printer. (4) When Only Rotational Angular Acceleration ω XY is Applied As shown in FIG.
When only the rotational angular acceleration ω XY is applied clockwise about the axis, the relative displacement of the load body 42 in the counterclockwise direction becomes the optical fiber gratings (+ Y1), (+ Y2),
(−Y3) and (−Y4) and the same displacement amount to each of the optical fiber gratings (+ Z1), (+ Z2), (−Z3) and (−Z4).
The YZ rotation angular acceleration calculation unit 756 calculates a 0 signal indicating the difference between the change Δλ 5i and Δλ 6i of the reflected wavelength output signal of the optical fiber gratings (+ Y1) and (+ Y2), and the optical fiber gratings (−Y3) and (−Y3). −Y4), the change Δλ 7i of the reflected wavelength output signal and the 0 signal indicating the difference between Δλ 8i are output (step S17), and the ω zx rotation angular acceleration calculation unit 757 outputs the optical fiber grating (+
Z1) and (+ Z2) reflected wavelength output signal change Δλ
A 0 signal indicating the difference between 9i and Δλ 10i and a calculated value 0 of the difference between the change Δλ 11i and Δλ 12i of the reflected wavelength output signal of the optical fiber gratings (−Z3) and (−Z4) are output (step S18). ).

【0078】しかし、光ファイバ・グレーティング(+
X1)、(−X3)には共に同一伸長力が印加され、光
ファイバ・グレーティング(+X2)、(−X4)には
共に同一圧縮力が加わるため、光ファイバ・グレーティ
ング(+X2)、(−X4)からは圧縮力に対応して格
子ピッチが減少し、波長変位した反射波長出力信号の変
化分Δλ2i、Δλ4iが出力され、光ファイバ・グレーテ
ィング(+X1)、(−X3)からは、上記信号Δ
λ2i、Δλ4iよりもより大きく、伸長力に対応して格子
ピッチが増大し、波長変位した反射波長出力信号の変化
分Δλ1i、Δλ3iが出力される。
However, the optical fiber grating (+
X1) and (-X3) are applied with the same extension force, and the same compression force is applied to the optical fiber gratings (+ X2) and (-X4). Therefore, the optical fiber gratings (+ X2) and (-X4) are applied. ), The grating pitch is reduced in accordance with the compressive force, and the change amounts Δλ 2i and Δλ 4i of the reflected wavelength output signal whose wavelength is displaced are output. From the optical fiber grating (+ X1) and (−X3), Signal Δ
The grating pitch is larger than λ 2i and Δλ 4i , and the grating pitch increases in accordance with the elongation force, and the change amounts Δλ 1i and Δλ 3i of the reflected wavelength output signal whose wavelength is displaced are output.

【0079】このため、ωXY回転角加速度算出部755
からは、(+X1)及び(+X2)の反射波長出力信号
の変化分Δλ1i及びΔλ2iの差から求めたその極性及び
大きさから、回転角加速度ωXYが時計方向、又は反時計
方向から印加されたのか、そして、その大きさとを示す
信号が出力される。同様に、(−X3)及び(−X4)
の反射波長出力信号の変化分Δλ3i、Δλ4iの差から求
めたその極性及び大きさから、回転角加速度ωXYが時計
方向か、反時計方向から印加されたのか、そして、その
大きさとを示す同一結果を示す信号を出力する(ステッ
プS16)。
For this reason, the ω XY rotation angular acceleration calculation unit 755
, The rotational angular acceleration ω XY is applied from the clockwise or counterclockwise direction from the polarity and magnitude obtained from the difference Δλ 1i and Δλ 2i of the change in the reflected wavelength output signal of (+ X1) and (+ X2). Is output, and a signal indicating its magnitude is output. Similarly, (-X3) and (-X4)
From the polarity and magnitude obtained from the difference between the reflected wavelength output signal changes Δλ 3i and Δλ 4i , it is determined whether the rotational angular acceleration ω XY is applied clockwise or counterclockwise and its magnitude. A signal indicating the same result is output (step S16).

【0080】なお、既に〔1〕の(1)〜(3)の並進
加速度の算出の説明の欄で述べたように、X成分並進加
速度算出部752、Y成分並進加速度算出部753、及
びZ成分並進加速度算出部754では、それぞれ(+X
1)及び(+X2)の加算値と(−X3)及び(−X
4)の加算値との差を求め、(+Y1)及び(+Y2)
の加算値と(−Y3)及び(−Y4)の加算値との差を
求め、そして、(+Z1)及び(+Z2)の加算値と
(−Z3)及び(−Z4)の加算値との差を求める算出
を行うため、X成分並進加速度算出部752、Y成分並
進加速度算出部753、及びZ成分並進加速度算出部7
54からは0信号が出力され、このため、回転角加速度
ωXYのみの場合は当然に、並進加速度判定部758から
は並進加速度Kに関する判定データは送出されない。
As already described in the description of the translational acceleration calculation in [1] (1) to (3), the X component translational acceleration calculator 752, the Y component translational acceleration calculator 753, and the Z In the component translational acceleration calculation unit 754, (+ X
1) and (+ X2) and (−X3) and (−X
The difference from the added value of 4) is obtained, and (+ Y1) and (+ Y2)
The difference between the sum of (−Y3) and (−Y4) is calculated, and the difference between the sum of (+ Z1) and (+ Z2) and the sum of (−Z3) and (−Z4) is calculated. The X component translational acceleration calculator 752, the Y component translational acceleration calculator 753, and the Z component translational acceleration calculator 7
From 54 0 signal is output, and therefore, of course in the case of only the angular acceleration omega XY, determination data regarding translational acceleration K from translational acceleration determining unit 758 is not sent.

【0081】そして、回転角加速度判定部759から
は、ωYZ回転角加速度算出部756、ωZX回転角加速度
算出部757の算出データが共に0であり、ωXY回転角
加速度算出部755からの出力信号の変化分Δλ1i、Δ
λ2iの差、又は出力信号の変化分Δλ3i、Δλ4iの差か
ら求めた極性と、その大きさとを示す算出データが得ら
れているので、回転角加速度ωXYがX軸回りの時計方
向、又は反時計方向から印加されたのか、そして、その
大きさかを示す判定データを出力する(ステップS1
9)。 (5)回転角加速度ωYZのみ印加の場合 図11(図13)に示すように、ケーシング41のX軸
回りの時計方向に回転角加速度ωYZのみが印加される
と、荷重体42の反時計方向に向けた相対変位は、各光
ファイバ・グレーティング(+X1)、(+X2)、
(−X3)、及び(−X4)と、各光ファイバ・グレー
ティング(+Z1)、(+Z2)、(−Z3)、及び
(−Z4)に対しそれぞれ同一変位量を及ぼすため、ω
XY回転角加速度算出部755では、光ファイバ・グレー
ティング(+X1)及び(+X2)の反射波長出力信号
の変化分Δλ1iとΔλ2iの差を示す0信号と、光ファイ
バ・グレーティング(−X3)及び(−X4)の反射波
長出力信号の変化分Δλ3iとΔλ 4iの差を示す0信号と
を出力し(ステップS16)、また、ωZX回転角加速度
算出部757では、光ファイバ・グレーティング(+Z
1)及び(+Z2)の反射波長出力信号の変化分Δλ9i
とΔλ10i の差を示す0信号と、光ファイバ・グレーテ
ィング(−Z3)及び(−Z4)の反射波長出力信号の
変化分Δλ11i とΔλ12i の差の算出値0を出力する
(ステップS18)。
Then, from the rotational angular acceleration determining section 759,
Is ωYZRotation angular acceleration calculator 756, ωZXRotational angular acceleration
The data calculated by the calculation unit 757 are both 0, and ωXYAngle of rotation
Change Δλ of output signal from acceleration calculation section 7551i, Δ
λ2iOr the change Δλ in the output signal3i, Δλ4iThe difference between
Calculated data indicating the polarity and the magnitude
The rotational angular acceleration ωXYIs clockwise around the X axis
Direction or counterclockwise, and
The determination data indicating the size is output (step S1
9). (5) Rotational angular acceleration ωYZAs shown in FIG. 11 (FIG. 13), the X-axis of the casing 41
Clockwise rotation angular acceleration ωYZOnly applied
And the relative displacement of the load body 42 in the counterclockwise direction
Fiber grating (+ X1), (+ X2),
(-X3) and (-X4) and each optical fiber gray
Ting (+ Z1), (+ Z2), (-Z3), and
(−Z4), the same displacement is applied,
XYIn the rotation angular acceleration calculation unit 755, the optical fiber gray
(+ X1) and (+ X2) reflected wavelength output signals
Change Δλ1iAnd Δλ2iSignal indicating the difference between
Reflected waves from ba gratings (-X3) and (-X4)
Variation of long output signal Δλ3iAnd Δλ 4i0 signal indicating the difference between
Is output (step S16), and ωZXRotational angular acceleration
In the calculation unit 757, the optical fiber grating (+ Z
Changes Δλ in the reflected wavelength output signals of 1) and (+ Z2)9i
And Δλ10iSignal indicating the difference between
(-Z3) and (-Z4)
Change Δλ11iAnd Δλ12iThe calculated value 0 of the difference
(Step S18).

【0082】しかし、光ファイバ・グレーティング(+
Y1)、(−Y3)には共に同一伸長力が印加され、光
ファイバ・グレーティング(+Y2)、(−Y4)には
共に同一圧縮力が加わるため、光ファイバ・グレーティ
ング(+Y2)、(−Y4)からは圧縮力に対応して格
子ピッチが減少し、波長変位した反射波長出力信号λ
10i 、λ12i が出力され、光ファイバ・グレーティング
(+Y1)、(−Y3)からは、上記反射波長出力信号
λ10i 、λ12i よりもより大きく、伸長力に対応して格
子ピッチが増大し、波長変位した反射波長出力信号の変
化分Δλ9i、Δλ 12i が出力される。
However, the optical fiber grating (+
The same stretching force is applied to both Y1) and (−Y3),
Fiber gratings (+ Y2) and (-Y4)
Since the same compression force is applied to both,
(+ Y2) and (-Y4) correspond to the compression force.
The reflected wavelength output signal λ whose wavelength has been shifted due to the reduced
10i, Λ12iIs output and the optical fiber grating
From (+ Y1) and (−Y3), the reflected wavelength output signal
λ10i, Λ12iLarger than
Of the reflected wavelength output signal, whose wavelength
Compound Δλ9i, Δλ 12iIs output.

【0083】このため、ωYZ回転角加速度算出部756
からは、(+Y1)及び(+Y2)の反射波長出力信号
の変化分Δλ5i及びΔλ6iの差から求めたその極性及び
大きさから、回転角加速度ωYZが時計方向、又は反時計
方向から印加されたのか、そして、その大きさとを示す
反射波長出力信号が出力される。同様に、(−Y3)及
び(−Y4)の反射波長出力信号の変化分Δλ7i、Δλ
8iの差から求めたその極性及び大きさから、回転角加速
度ωYZが時計方向か、反時計方向から印加されたのか、
そして、その大きさとを示す同一結果を示す信号を出力
する(ステップS17)。
For this reason, ω YZ rotation angular acceleration calculation section 756
, The rotational angular acceleration ω YZ is applied from the clockwise or counterclockwise direction from the polarity and magnitude obtained from the difference Δλ 5i and Δλ 6i of the change in the reflected wavelength output signal of (+ Y1) and (+ Y2). And a reflected wavelength output signal indicating the magnitude and the magnitude of the reflected wavelength. Similarly, the change amounts Δλ 7i and Δλ of the reflected wavelength output signals of (−Y3) and (−Y4)
From the polarity and magnitude obtained from the difference of 8i , whether the rotational angular acceleration ωYZ was applied clockwise or counterclockwise,
Then, a signal indicating the same result indicating the magnitude is output (step S17).

【0084】回転角加速度判別部759では、ωXY回転
角加速度算出部755、ωZX回転角加速度算出部757
の算出データが共に0であり、ωYZ回転角加速度算出部
756からの反射波長出力信号の変化分Δλ5i、Δλ6i
の差、又は反射波長出力信号の変化分Δλ7i、Δλ8i
差から求めた極性と、その大きさとを示す算出データが
得られているので、回転角加速度ωYZがY軸回りの時計
方向、又は反時計方向から印加されたのか、そして、そ
の大きさかを示す判定データを出力する(ステップS1
9)。
The rotation angular acceleration determination section 759 includes a ω XY rotation angular acceleration calculation section 755 and a ω ZX rotation angular acceleration calculation section 757.
Are both 0, and the changes Δλ 5i and Δλ 6i of the reflected wavelength output signal from the ω YZ rotation angular acceleration calculation unit 756 are
Or the polarity obtained from the difference between the reflected wavelength output signals Δλ 7i and Δλ 8i , and the calculation data indicating the magnitude of the polarity, the rotational angular acceleration ω YZ becomes clockwise around the Y axis. Or determination data indicating whether the voltage is applied from the counterclockwise direction and the magnitude thereof is output (step S1).
9).

【0085】また、既に回転角加速度ωYZを求める説明
の項で述べたように、X成分並進加速度算出部752、
Y成分並進加速度算出部753、及びZ成分並進加速度
算出部754からは、0信号がそれぞれ出力されるた
め、並進加速度判定部758からは、並進加速度Kに関
する判定データは送出されない。 (6)Z軸方向の回転角加速度ωZXのみ印加の場合 図12(図13)に示すように、ケーシング41のY軸
回りの時計方向に回転角加速度ωzxのみが印加される
と、荷重体42の反時計方向に向けた相対変位は、各光
ファイバ・グレーティング(+X1)、(+X2)、
(−X3)、及び(−X4)と、各光ファイバ・グレー
ティング(+Y1)、(+Y2)、(−Y3)、及び
(−Y4)に対しそれぞれ同一変位量を及ぼすため、ω
XY回転角加速度算出部755では、光ファイバ・グレー
ティング(+X1)及び(+X2)の反射波長出力信号
λ1iとλ2iの差を示す0信号と、光ファイバ・グレーテ
ィング(−X3)及び(−X4)の反射波長出力信号λ
3iとλ4iの差を示す0信号とを出力し(ステップS1
6)、また、ωYZ回転角加速度算出部756では、光フ
ァイバ・グレーティング(+Y1)及び(+Y2)の反
射波長出力信号λ5iとλ6iの差を示す0信号と、光ファ
イバ・グレーティング(−Y3)及び(−Y4)の反射
波長出力信号λ7iとλ8iの差の算出値0を出力する(ス
テップS17)。
As already described in the description of obtaining the rotational angular acceleration ω YZ , the X-component translational acceleration calculator 752,
Since the 0 signal is output from each of the Y-component translational acceleration calculation unit 753 and the Z-component translational acceleration calculation unit 754, the determination data regarding the translational acceleration K is not transmitted from the translational acceleration determination unit 758. (6) When Only Rotational Angular Acceleration ωZX in the Z-Axis Direction is Applied As shown in FIG. 12 (FIG. 13), when only the rotational angular acceleration ωzx is applied clockwise around the Y-axis of the casing 41, the load is The relative displacement of the body 42 in the counterclockwise direction is determined by each of the optical fiber gratings (+ X1), (+ X2),
(−X3) and (−X4) and the same amount of displacement on each of the optical fiber gratings (+ Y1), (+ Y2), (−Y3), and (−Y4).
The XY rotation angular acceleration calculation unit 755 calculates the 0 signal indicating the difference between the reflected wavelength output signals λ 1i and λ 2i of the optical fiber gratings (+ X1) and (+ X2), and the optical fiber gratings (−X3) and (−X4). ) Reflected wavelength output signal λ
A signal indicating the difference between 3i and λ 4i is output (step S1).
6) In addition, the ω YZ rotation angular acceleration calculation unit 756 calculates the 0 signal indicating the difference between the reflected wavelength output signals λ 5i and λ 6i of the optical fiber gratings (+ Y1) and (+ Y2), and the optical fiber grating (− The calculated value 0 of the difference between the reflected wavelength output signals λ 7i and λ 8i of Y3) and (−Y4) is output (step S17).

【0086】しかし、光ファイバ・グレーティング(+
Z1)、(−Z3)には共に同一伸長力が印加され、光
ファイバ・グレーティング(+Z2)、(−Z4)には
共に同一圧縮力が加わるため、光ファイバ・グレーティ
ング(+Z2)、(−Z4)からは圧縮力に対応して格
子ピッチが減少し、波長変位した反射波長出力信号λ
10i 、λ12i が出力され、光ファイバ・グレーティング
(+Z1)、(−Z3)からは、上記信号λ10i 、λ
12i よりもより大きく、伸長力に対応して格子ピッチが
増大し、波長変位した反射波長出力信号λ9i、λ12i
出力される。このため、ωZX回転角加速度算出部757
からは、(+Z1)及び(+Z2)の反射波長出力信号
の変化分Δλ9i及びΔλ10i の差から求めたその極性及
び大きさから、回転角加速度ωzxが時計方向、又は反時
計方向から印加されたのか、そして、その大きさとを示
す反射波長出力信号が出力される。同様に、(−Z3)
及び(−Z4)の反射波長出力信号の変化分Δλ11i
Δλ12i の差から求めたその極性及び大きさから、回転
角加速度ωzxが時計方向か、反時計方向から印加された
のか、そして、その大きさとを示す同一結果を示す信号
を出力する(ステップS18)。
However, the optical fiber grating (+
The same stretching force is applied to both Z1) and (-Z3),
Fiber gratings (+ Z2) and (-Z4)
Since the same compression force is applied to both,
(+ Z2) and (-Z4) correspond to the compression force.
The reflected wavelength output signal λ whose wavelength has been shifted due to the reduced
10i, Λ12iIs output and the optical fiber grating
From (+ Z1) and (−Z3), the signal λ10i, Λ
12iIs larger than the grid pitch
Increased and wavelength-shifted reflected wavelength output signal λ9i, Λ12iBut
Is output. Therefore, ωZXRotational angular acceleration calculation unit 757
From the (+ Z1) and (+ Z2) reflected wavelength output signals
Change Δλ9iAnd Δλ10iAnd the polarity obtained from the difference
Rotation magnitude acceleration ωzxIs clockwise or counter-clockwise
Indicates whether the voltage was applied from the measuring direction and its magnitude.
A reflected wavelength output signal is output. Similarly, (-Z3)
And the change Δλ in the reflected wavelength output signal of (−Z4)11i,
Δλ12iRotation from the polarity and magnitude determined from the difference
Angular acceleration ωzxIs applied clockwise or counterclockwise
And a signal showing the same result indicating its magnitude
Is output (step S18).

【0087】回転角加速度判定部759では、ωXY回転
角加速度算出部755、ωYZ回転角加速度算出部756
の算出データが共に0であり、ωZX回転角加速度算出部
757からの反射波長出力信号の変化分Δλ9i、Δλ
10i の差、又は反射波長出力信号の変化分Δλ11i 、Δ
λ12i の差から求めた極性と、その大きさとを示す算出
データが得られているので、Y成分回転角加速度ωzx
Y軸回りの時計方向、又は反時計方向から印加されたの
か、そして、その大きさかを示す判定データを出力する
(ステップS19)。
The rotation angular acceleration determination section 759 includes a ω XY rotation angular acceleration calculation section 755 and a ω YZ rotation angular acceleration calculation section 756.
Are both 0, and the changes Δλ 9i and Δλ of the reflected wavelength output signal from the ω ZX rotation angular acceleration calculation unit 757 are
10i , or the change in the reflected wavelength output signal Δλ 11i , Δ
Since the polarity obtained from the difference of λ 12i and the calculation data indicating the magnitude thereof have been obtained, whether the Y component rotational angular acceleration ω zx was applied clockwise around the Y axis or counterclockwise, and , And outputs determination data indicating the size (step S19).

【0088】また、X成分並進加速度算出部752、Y
成分並進加速度算出部753、及びZ成分並進加速度算
出部754からは、既に回転角加速度ωXYを求める説明
の項で述べたように、0信号がそれぞれ出力されるた
め、並進加速度判定部758からは、並進加速度Kに関
する判定データは送出されない。そして、回転角加速度
判定部759、及び並進加速度判定部758から、これ
ら判定結果を示す信号をCRTやプリンタに出力する。 (7)図10において、光ファイバ・グレーティング
(+X1)、(+X2)の差(X12)と、(−X3)、
(−X4)の差(X34)とが同符号ならば、回転各加速
度ωXYが印加されたと判定し、(X12)と(X34)とが
異符号ならY方向の並進加速度が印加されたと判定し、
図11において、光ファイバ・グレーティング(+Y
1)、(+Y2)の差(Y12)と、(−Y3)、(−Y
4)の差(Y34)とが同符号ならば、回転各加速度ωYZ
が印加されたと判定し、(Y12)と(Y 34)とが異符号
なら、Z方向の並進加速度を印加されたと判定し、図1
2において、光ファイバ・グレーティング(+Z1)、
(+Z2)の差(Z12)と、(−Z3)、(−Z4)の
差(Z34)とが同符号ならば、回転各加速度ωzxが印加
されたと判定し、(Z12)と(Z34)とが異符号なら、
X方向の並進加速度を印加されたと判定することも出来
る。 (8)上記(1)〜(6)に記載した並進加速度及び回
転角加速度が共に混在する場合には、即ち、通常の地震
動の条件下では、例えば、既述した並進加速度のみを計
測する地震データにより、並進加速度3成分を取り除い
た後、残りの回転角加速度の3成分を求めるようにして
もよい。
The X component translational acceleration calculator 752, Y
Component translational acceleration calculator 753 and Z component translational acceleration calculator
From the output portion 754, the rotational angular acceleration ωXYAsk for explanation
As described in the section, the 0 signal is output
Therefore, the translational acceleration determination unit 758 determines that the translational acceleration K is
Is not sent. And the rotational angular acceleration
From the determination unit 759 and the translational acceleration determination unit 758,
Output a signal indicating the determination result to a CRT or a printer. (7) In FIG. 10, optical fiber grating
The difference (X) between (+ X1) and (+ X2)12), (-X3),
(−X4) difference (X34) And the same sign, rotation each acceleration
Degree ωXYIs determined to have been applied, and (X12) And (X34)
If the sign is different, it is determined that the translational acceleration in the Y direction has been applied,
In FIG. 11, the optical fiber grating (+ Y
1), the difference between (+ Y2) (Y12), (-Y3), (-Y
4) Difference (Y34) And the same sign, the rotational acceleration ωYZ
Is determined to have been applied, and (Y12) And (Y 34) Is different sign
If it is determined that the translational acceleration in the Z direction is applied,
2, the optical fiber grating (+ Z1),
(+ Z2) difference (Z12) And (-Z3), (-Z4)
Difference (Z34) And the same sign, the rotational acceleration ωzxIs applied
And (Z12) And (Z34) And the opposite sign,
It can also be determined that translational acceleration in the X direction has been applied
You. (8) Translational acceleration and rotation described in (1) to (6) above
When both angular displacement accelerations are mixed,
Under dynamic conditions, for example, only the aforementioned translational acceleration is measured.
3 components of translational acceleration are removed from the measured earthquake data
After that, find the remaining three components of the rotational angular acceleration
Is also good.

【0089】なお、上記した第1、第2の実施形態で用
いているケーシング2(41)だけが球形形状を有して
もよいし、又は荷重体3(42)だけが球形形状を有し
ていてもよく、さらに、ケーシング2(41)と荷重体
3(42)が共に球形形状を有していてもよい。また、
図2〜図4、及び図10〜図12に示すケーシング
(3)、(42)内に張設した支持線にたるみが発生し
て計測不能になるのを防止するため、ケーシング
(3)、(42)全体を均一温度に保持する必要があ
る。このため、ケーシング(3)、(42)を恒温槽内
に収納したり、断熱材にて囲んだり、あるいは真空容器
内に収納設置する。また、上記したケーシングや、荷重
体の形状は、単なる6面体や、8面体、多面体であって
もよい。
It is to be noted that only the casing 2 (41) used in the first and second embodiments described above may have a spherical shape, or only the load 3 (42) may have a spherical shape. The casing 2 (41) and the load 3 (42) may both have a spherical shape. Also,
The casing (3) shown in FIGS. 2 to 4 and FIGS. 10 to 12 has a casing (3), (42) It is necessary to keep the whole at a uniform temperature. For this reason, the casings (3) and (42) are stored in a thermostat, surrounded by a heat insulating material, or stored and installed in a vacuum container. Further, the shapes of the casing and the load may be a simple hexahedron, an octahedron, or a polyhedron.

【0090】その他に、ケーシング(3)、(42)内
に設置する各光ファイバ・グレーティング素子は単一素
子に限定されるものではなく、各光ファイバ・グレーテ
ィング素子自体を、複数の光ファイバー・グレーティン
グ素子を直列接続する構成とすることで、S/N比の向
上、感度の向上を期待出来る。
In addition, the optical fiber grating elements installed in the casings (3) and (42) are not limited to a single element. With the configuration in which the elements are connected in series, an improvement in the S / N ratio and an improvement in the sensitivity can be expected.

【0091】図18は、本発明の1変形例を示すもの
で、例示した図7の地震計において、並列接続した各光
ファイバ・グレーティング4、6、8、10、12、1
4の透過光伝播方向の各先端に光ファイバを接続し、こ
れら光ファイバの各先端に透過光吸収スペクトル計測器
33A〜33Fをそれぞれ接続する。そして、光源から
のレーザ光28を各光ファイバ・グレーティングに入射
させると、既に述べたように、印加伸縮力に対応した波
長変位反射レーザ光λ1i、λ2i、λ3i、λ4i、λ 5i、λ
6iが反射される。同時に、各光ファイバを透過した透過
光、即ち、吸収された各波長変位反射レーザ光λ1i、λ
2i、λ3i、λ4i、λ5i、λ6iがそれぞれ除かれた波長を
持つ各透過光が透過光吸収スペクトル計測器33A〜3
3Fに入射する。各透過光吸収スペクトル計測器では、
図示しない内蔵した基準光スペクトル発生器からの基準
光スペクトルと透過光スペクトルとの干渉が行われ、上
記した吸収スペクトル波長、即ち、波長変位反射レーザ
光λ1i、λ2i、λ3i、λ4i、λ5i、λ6iの波長を各別に
特定して出射する。よって、光ファイバ・グレーティン
グ4、6、8、10、12、14からの波長変位反射レ
ーザ光λ1i、λ2i、λ 3i、λ4i、λ5i、λ6iと、透過光
吸収スペクトル計測器33A〜33Fからの、表現上の
識別容易の目的で単に添字tを追加付与して示す測定波
長λ1it 、λ2i t 、λ3it 、λ4it 、λ5it 、λ6it
が外装ケーブルを介して外部に転送される。従って、反
射光データと透過光データの2系統から印加加速度の検
出が可能となる。
FIG. 18 shows a modification of the present invention.
In the example of the seismometer shown in FIG.
Fiber gratings 4, 6, 8, 10, 12, 1
4 Connect an optical fiber to each end of the transmitted light
Transmitted light absorption spectrometer at each end of these optical fibers
33A to 33F are respectively connected. And from the light source
Laser light 28 incident on each optical fiber grating
Then, as described above, the wave corresponding to the applied stretching force
Long displacement reflected laser beam λ1i, Λ2i, Λ3i, Λ4i, Λ 5i, Λ
6iIs reflected. At the same time, transmission through each optical fiber
Light, that is, the absorbed laser beam λ for each wavelength displacement reflected1i, Λ
2i, Λ3i, Λ4i, Λ5i, Λ6iAre the wavelengths
Each transmitted light has a transmitted light absorption spectrum measuring instrument 33A-3
It is incident on 3F. In each transmitted light absorption spectrum measuring instrument,
Reference from built-in reference light spectrum generator not shown
Interference between the light spectrum and the transmitted light spectrum occurs,
Absorption spectrum wavelength, that is, wavelength displacement reflection laser
Light λ1i, Λ2i, Λ3i, Λ4i, Λ5i, Λ6iThe wavelength of each
Specified and emitted. Therefore, optical fiber grating
Wavelength displacement reflection levels from groups 4, 6, 8, 10, 12, 14
Laser light λ1i, Λ2i, Λ 3i, Λ4i, Λ5i, Λ6iAnd transmitted light
Expressions from the absorption spectrum measuring instruments 33A to 33F
Measurement wave indicated by simply adding a subscript t for the purpose of easy identification
Long λ1it, Λ2i t, Λ3it, Λ4it, Λ5it, Λ6itWhen
Is transferred to the outside via the exterior cable. Therefore, anti
Detection of applied acceleration from two systems: emission data and transmitted light data
It is possible to go out.

【0092】また、複数の光ファイバ・グレーティング
を直列接続した図14に示すものにおいても、光ファイ
バの透過光伝播方向の先端に透過光吸収スペクトル計測
器を接続することで、図18に示したものと同様に反射
光データと、透過光データとの2系統の印加加速度を検
出することが出来る。なお、波長計測する代わりに、周
波数スペクトルを計測することで印加加速度を検知する
こともできる。また、本発明の地震計の用途は、地表に
限らず、海底、湖底、天体表面等の他、ロケット、人工
衛星等や、鉄道、自家用車等に設置可能である。
Also, in FIG. 14 in which a plurality of optical fiber gratings are connected in series, a transmission light absorption spectrum measuring instrument is connected to the end of the optical fiber in the transmission light propagation direction, as shown in FIG. In the same way as the above, two kinds of applied accelerations of reflected light data and transmitted light data can be detected. Instead of measuring the wavelength, the applied acceleration can be detected by measuring the frequency spectrum. Further, the application of the seismometer of the present invention is not limited to the surface of the earth, but can be installed on rockets, artificial satellites, railways, private cars, and the like, in addition to the sea floor, lake bottom, celestial body surface, and the like.

【0093】[0093]

【発明の効果】以上述べたように請求項1、及び請求項
2の発明によれば、中空の多面体形状のケーシングの各
内側面から間隔を介在させ、多面体形状の中実荷重体
を、上記ケーシング及び中実荷重体の各中心位置がXY
Z軸の座標原点に位置するよう配置するとともに、XY
Z軸方向におけるケーシングの各内側面の中心部と、中
実荷重体の各外側面の中心部とに、光ファイバ・グレー
ティング(+X)、(−X)と、(+Y)、(−Y)
と、(+Z)、(−Z)とを位置させ、中実荷重体を、
ケーシングに印加される並進加速度Fに対応して相対変
位させて各光ファイバ・グレーティングに加速度を及ぼ
すようにケーシングに垂設支持し、さらに、光ファイバ
・グレーティング(+X)、(−X)の各反射波長出力
信号の変化分の差から算出したその極性及びその大きさ
を示す信号に基づいて、また光ファイバ・グレーティン
グ(+Y)、(−Y)の各反射波長出力信号の変化分の
差から算出したその極性及びその大きさを示す信号に基
づいて、そして光ファイバ・グレーティング(+Z)及
び光ファイバ・グレーティング(−Z)の各反射波長出
力信号の変化分の差から算出したその極性及びその大き
さを示す信号に基づいて、X軸方向、Y軸方向、又はZ
軸方向のどの方向から、どの程度の大きさの並進加速度
が印加されたを示す判別データを出力するよう構成して
あるので、ケーシングのX軸、Y軸、又はZ軸方向から
印加される並進加速度の印加方向及びその大きさを各別
に判別することができる。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, a space is interposed from each inner surface of a hollow polyhedral casing, and the solid load body having the polyhedral shape is formed as described above. Each center position of the casing and the solid load is XY
It is arranged so as to be located at the coordinate origin of the Z axis, and XY
Optical fiber gratings (+ X), (-X), (+ Y), (-Y) at the center of each inner surface of the casing in the Z-axis direction and at the center of each outer surface of the solid load body.
And (+ Z) and (−Z), and the solid load body is
The optical fiber grating is vertically suspended and supported so as to exert an acceleration on each of the optical fiber gratings by being relatively displaced in accordance with the translational acceleration F applied to the casing. Each of the optical fiber gratings (+ X) and (-X) Based on a signal indicating its polarity and its magnitude calculated from the difference between the reflected wavelength output signals, and from the difference between the reflected wavelength output signals of the optical fiber gratings (+ Y) and (−Y). The polarity and its polarity calculated based on the calculated signal indicating the polarity and its magnitude, and from the difference between the change in the reflected wavelength output signal of the optical fiber grating (+ Z) and that of the optical fiber grating (-Z). Based on the signal indicating the magnitude, the X-axis direction, the Y-axis direction, or Z
Since it is configured to output the discrimination data indicating which magnitude of the translational acceleration is applied from which direction in the axial direction, the translation applied from the X-axis, Y-axis, or Z-axis direction of the casing. The direction of application of the acceleration and the magnitude thereof can be determined separately.

【0094】また、請求項4、及び請求項5の発明によ
れば、中空の多面体形状を有するケーシングの各内側面
から間隔を介在させて、多面体形状の中実荷重体を、ケ
ーシング及び中実荷重体の各中心位置がXYZ軸の座標
原点に位置するよう配置し、中実荷重体の±XYZ軸方
向の外側面中心部と、ケーシングの±XYZ軸方向の内
側面との間であって、かつ、XY平面と、YZ平面と、
ZX平面とにおいて6個のV字形形状をそれぞれ形成す
るように、光ファイバ・グレーティング(+X1)、
(+X2)と、(−X3)、(−X4)と、光ファイバ
・グレーティング(+Y1)、(+Y2)と、(−Y
3)、(−Y4)と、光ファイバ・グレーティング(+
Z1)、(+Z2)と、(−Z3)、(−Z4)とを垂
設支持し、そして、光ファイバ・グレーティング(+X
1)、(+X2)の各反射波長出力信号の変化分の加算
値と、(−X3)、(−X4)の各反射波長出力信号の
変化分の加算値との差から求めたその極性と大きさか
ら、X軸方向のどの方向からどれ位の大きさの並進加速
度Kxが印加されたかを示す判別データを出力し、光フ
ァイバ・グレーティング(+Y1)、(+Y2)の各反
射波長出力信号の変化分の加算値と、(−Y3)、(−
Y4)の各反射波長出力信号の変化分の加算値との差か
ら求めたその極性と大きさとから、Y軸方向のどの方向
からどれ位の大きさの並進加速度Kyが印加されたかを
示す判別データを出力し、光ファイバ・グレーティング
(+Z1)、(+Z2)の各反射波長出力信号の変化分
の加算値と、(−Z3)、(−Z4)の各反射波長出力
信号の変化分の加算値との差から求めたその極性と大き
さから、Z軸方向のどの方向からどれ位の大きさの並進
加速度Kzが印加されたかを示す判別データを出力する
他、光ファイバ・グレーティング(+X1)、(+X
2)各反射波長出力信号の変化分の差から、又は(−X
3)、(−X4)の各反射波長出力信号の変化分の差か
ら求めたその極性と大きさから、荷重体に対しZ軸回り
に印加された回転角加速度ωXYの印加方向と、その大き
さを示す判別データを出力し、光ファイバ・グレーティ
ング(+Y1)、(+Y2)の各反射波長出力信号の変
化分の差から、又は(−X3)、(−X4)の各反射波
長出力信号の変化分の差から求めたその極性と大きさか
ら、荷重体に対しX軸回りに印加された回転角加速度ω
YZの印加方向と、その大きさを示す判別データを出力
し、光ファイバ・グレーティング(+Z1)、(+Z
2)の各反射波長出力信号の変化分の差から、又は(−
Z3)、(−Z4)の各反射波長出力信号の変化分の差
からその極性と大きさから、荷重体に対しY軸回りに印
加された回転角加速度ωZXの印加方向と、その大きさを
示す判別データを出力するよう構成してあるため、ケー
シングに印加される並進加速度fx、fy、fzの印加
方向、及びその大きさとの判別を可能にするばかりでな
く、ケーシングのX軸回り、Y軸回り、又はZ軸回りに
印加される回転角加速度の印加方向、及びその大きさを
簡単に求め、判別することが出来る。
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, a solid load body having a polyhedral shape is formed by interposing a space from each inner surface of a hollow polyhedral casing. Each center position of the load body is arranged so as to be located at the coordinate origin of the XYZ axes, and between the center of the outer surface in the ± XYZ axis direction of the solid load body and the inner surface in the ± XYZ axis direction of the casing. And an XY plane, a YZ plane,
An optical fiber grating (+ X1), so as to form six V-shaped shapes with respect to the ZX plane, respectively.
(+ X2), (−X3), (−X4), optical fiber grating (+ Y1), (+ Y2), (−Y
3), (−Y4) and the optical fiber grating (+
Z1), (+ Z2), (-Z3), and (-Z4) are vertically supported, and the optical fiber grating (+ X
1), the polarity obtained from the difference between the added value of the change of each reflected wavelength output signal of (+ X2) and the added value of the change of each reflected wavelength output signal of (-X3) and (-X4); Based on the magnitude, discrimination data indicating from which direction in the X-axis direction the magnitude of the translational acceleration Kx is applied is output, and the reflected wavelength output signals of the optical fiber gratings (+ Y1) and (+ Y2) are output. The added value of the change, (−Y3), (−
Based on the polarity and magnitude obtained from the difference between the added value of the change in each reflected wavelength output signal of Y4) and the direction in the Y-axis direction and the magnitude indicating the magnitude of the translational acceleration Ky applied. Data is output, and the added value of the change of each reflected wavelength output signal of the optical fiber grating (+ Z1) and (+ Z2) and the added value of the change of each reflected wavelength output signal of (−Z3) and (−Z4) are added. From the polarity and magnitude obtained from the difference from the value, the discrimination data indicating from which direction in the Z-axis direction the magnitude of the translational acceleration Kz is applied, and an optical fiber grating (+ X1) , (+ X
2) From the difference of the change of each reflected wavelength output signal, or (−X
3) From the polarity and magnitude obtained from the difference between the reflected wavelength output signals of (−X4), the application direction of the rotational angular acceleration ω XY applied to the load body around the Z axis, The discrimination data indicating the size is output, and the difference between the reflected wavelength output signals of the optical fiber gratings (+ Y1) and (+ Y2) or the reflected wavelength output signals of (−X3) and (−X4) is output. Of the rotation angular acceleration ω applied to the load body around the X axis from the polarity and magnitude obtained from the difference
The discrimination data indicating the application direction of YZ and its size is output, and the optical fiber grating (+ Z1), (+ Z
From the difference of the change of each reflected wavelength output signal of 2), or (−
Z3) and (−Z4), the direction of application of the rotational angular acceleration ω ZX applied around the Y-axis to the load, and the magnitude thereof, based on the polarity and magnitude of the difference between the reflected wavelength output signals of (−Z4). Is configured to output the discrimination data indicating the direction of application of the translational accelerations fx, fy, and fz applied to the casing, and the discrimination between the direction and the magnitude thereof. The application direction and the magnitude of the rotational angular acceleration applied around the Y axis or the Z axis can be easily obtained and determined.

【0095】そして、請求項3、及び請求項6の発明に
よれば、多面体形状のケーシング内の中実荷重体を球形
形状に形成したり、あるいはケーシングを球形形状に形
成し、かつこのケーシング内の中実荷重体を多面体形状
に形成したり、又はケーシングと中実荷重体とを共に球
形形状に形成することが可能である。
According to the third and sixth aspects of the present invention, the solid load body in the polyhedral casing is formed in a spherical shape, or the casing is formed in a spherical shape, and the casing is formed in a spherical shape. It is possible to form the solid load body in a polyhedral shape, or to form both the casing and the solid load body in a spherical shape.

【0096】請求項7の発明によれば、多面体形状の中
実荷重体用のクランプ機構が設けてあるため、中実荷重
体に対してクランプ機構を係止することにより、設置箇
所への搬送の際に光ファイバ・グレーティングに損傷を
与えることがない。
According to the seventh aspect of the present invention, since the clamp mechanism for the polyhedral solid load body is provided, the clamp mechanism is locked to the solid load body so that the solid load body can be transported to the installation location. No damage to the optical fiber grating during the process.

【0097】請求項8、及び請求項9の発明によれば、
レーザ励起光出射側に配設した光ファイバ・グレーティ
ングの透過光伝播方向の先端に接続した光ファイバの先
端部に、透過光吸収スペクトル計測器を接続するよう構
成することで、反射光データと透過光データの2系統か
ら印加加速度を検知することが出来る。
According to the eighth and ninth aspects of the invention,
By connecting the transmitted light absorption spectrum measuring instrument to the tip of the optical fiber connected to the tip in the transmitted light direction of the optical fiber grating provided on the laser excitation light emission side, reflected light data and transmitted light can be measured. The applied acceleration can be detected from two systems of optical data.

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

【図01】 光ファイバ・グレーティングに印加する加
速度と、荷重力に対応する軸方向の伸びによる光ファイ
バ・グレーティングからの反射光波長の変化分との関係
を示す特性グラフである。
FIG. 01 is a characteristic graph showing a relationship between acceleration applied to an optical fiber grating and a change in wavelength of light reflected from the optical fiber grating due to axial elongation corresponding to a load force.

【図02】 本発明の第1の実施の形態を示すもので、
図05の、点線で示すケーシング2から1点鎖線で示す
蓋2A、2Bを取り外して矢印DE方向に移動させ、そ
の内部を透視して示す地震計の斜視図において、矢印A
方向から眺めた図である。
FIG. 02 shows a first embodiment of the present invention.
In the perspective view of the seismograph shown in FIG. 05 in which the lids 2A and 2B indicated by dashed lines are removed from the casing 2 indicated by dashed lines and moved in the direction of arrow DE, and the inside thereof is seen through, the arrow A
It is the figure seen from the direction.

【図03】 図05において、ケーシング2を透視して
矢印B方向から眺めた図である。
FIG. 03 is a view in which the casing 2 is seen through from the direction of arrow B in FIG.

【図04】 図05において、ケーシング2を透視して
矢印C方向から眺めた図である。
FIG. 04 is a view of the casing 2 seen from the direction of arrow C in FIG.

【図05】 ケーシング2から蓋2A、2Bを取り外し
た上、ケーシング2及び蓋2A、2Bを透視して示す地
震計内部の斜視図である。
FIG. 05 is a perspective view of the inside of the seismometer showing the casing 2 and the lids 2A and 2B seen through after removing the lids 2A and 2B from the casing 2.

【図06】 クランプ機構がケーシングを貫通する場合
を例示するものであって、図05の矢印A方向から眺め
た中実荷重体用のクランプ機構の構成図である。
FIG. 06 illustrates the case where the clamp mechanism penetrates the casing, and is a configuration diagram of the clamp mechanism for a solid load body viewed from the direction of arrow A in FIG.

【図07】 光ファイバ・グレーティングを並列接続し
た本発明の地震計の計測ブロック図である。
FIG. 07 is a measurement block diagram of the seismometer of the present invention in which optical fiber gratings are connected in parallel.

【図08】 本発明の地震計の波長計測器の回路ブロッ
ク図である。
FIG. 08 is a circuit block diagram of a wavelength measuring device of the seismometer according to the present invention.

【図09】 (A)はデータ処理装置35の機能を示す
機能ブロック図、(B)はデータ処理装置のフローチャ
ートである。
FIG. 9A is a functional block diagram showing functions of the data processing device 35, and FIG. 9B is a flowchart of the data processing device.

【図10】 水平、垂直の3方向からの並進加速度の検
出の他、3方向の回転角加速度の検出を可能とする本発
明の地震計の第2の実施の形態を示すもので、図13
の、点線で示すケーシング41のY方向の両開口部を閉
止する図示しない蓋を取り外し、その内部を透視して示
す地震計40の斜視図において、ケーシング41を透視
して矢印H方向(Z軸方向)から眺めた図である。
FIG. 10 shows a second embodiment of the seismometer of the present invention which enables detection of rotational angular acceleration in three directions in addition to detection of translational acceleration in three directions, horizontal and vertical.
A lid (not shown) for closing both openings in the Y direction of the casing 41 indicated by a dotted line is removed, and a perspective view of the seismometer 40 showing the inside thereof in a see-through manner is seen through the casing 41 in an arrow H direction (Z axis). FIG.

【図11】 図13において、ケーシング41を透視し
て矢印J方向(X軸方向)から地震計40を透視して眺
めた図である。
11 is a view in which the seismometer 40 is seen through from the direction of the arrow J (the X-axis direction) seen through the casing 41 in FIG.

【図12】 図13において、ケーシング41を透視し
て矢印G方向(Y軸方向)から地震計40を透視して眺
めた図である。
FIG. 12 is a view in which the seismometer 40 is seen through from the direction of arrow G (Y-axis direction) through the casing 41 in FIG.

【図13】 点線で示すケーシング2を透視して示す、
地震計40内部の斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view of the casing 2 indicated by a dotted line.
FIG. 3 is a perspective view of the inside of a seismometer 40.

【図14】 光ファイバ・グレーティングを直列接続し
た上記地震計の計測ブロック図である。
FIG. 14 is a measurement block diagram of the seismometer in which optical fiber gratings are connected in series.

【図15】 上記地震計の波長計測器の回路ブロック図
を簡略して示す図である。
FIG. 15 is a diagram schematically showing a circuit block diagram of a wavelength measuring device of the seismometer.

【図16】 データ処理装置の機能ブロック図である。FIG. 16 is a functional block diagram of a data processing device.

【図17】 図15に示すデータ処理装置のフローチャ
ートである。
17 is a flowchart of the data processing device shown in FIG.

【図18】 図07の地震計回路ブロック図において、
反射光データと透過光データの2系統から印加加速度を
検出する光学系の概略的構成図である。
FIG. 18 is a block diagram of the seismometer circuit shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an optical system that detects an applied acceleration from two systems of reflected light data and transmitted light data.

【図19】 2次元方向の加速度を検出する従来の地震
計の概略を示す図である。
FIG. 19 is a diagram schematically illustrating a conventional seismometer for detecting acceleration in a two-dimensional direction.

【図20】 光ファイバ・グレーティングを備える従来
の水圧センサの概略を示す図ある。
FIG. 20 is a diagram schematically showing a conventional water pressure sensor having an optical fiber grating.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1(40)・・・地震計、2(41)・・・ケーシン
グ、3(42)・・・中実荷重体、4、6、8、10、
12、14・・・光ファイバ・グレーティング、X1〜
X4、Y1〜Y4、Z1〜Z4・・・光ファイバー・グ
レーティング、20(60)・・・レーザ光発生・波長
計測部、28(61)・・・レーザ励起光、35(7
5)・・・データ処理装置、300・・・クランプ機
構。
1 (40): seismometer, 2 (41): casing, 3 (42): solid load body, 4, 6, 8, 10,
12, 14 ... optical fiber grating, X1
X4, Y1 to Y4, Z1 to Z4: Optical fiber grating, 20 (60): Laser light generation / wavelength measurement unit, 28 (61): Laser excitation light, 35 (7)
5) ... data processing device, 300 ... clamp mechanism.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01V 1/18 G01H 9/00 G01P 15/03 G01P 15/18 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01V 1/18 G01H 9/00 G01P 15/03 G01P 15/18

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 中空の多面体形状を有するケーシングの
各内側面から間隔を介在させて、多面体形状の中実荷重
体を、上記ケーシング及び該中実荷重体の各中心位置が
XYZ軸の座標原点に位置するよう配置するとともに、
X軸方向における上記ケーシングの+X軸方向及び−X
軸方向における各内側面の中心部と、上記中実荷重体の
+X軸方向及び−X軸方向における各外側面の中心部と
にそれぞれ、光ファイバ・グレーティング(+X)の一
端及び他端に接続した支持線を、そして光ファイバ・グ
レーティング(−X)の一端及び他端に接続した支持線
を固設し、Y軸方向における上記ケーシングの+Y軸方
向及び−Y軸方向における各内側面の中心部と、上記中
実荷重体の+Y軸方向及び−Y軸方向における各外側面
の中心部とにそれぞれ、光ファイバ・グレーティング
(+Y)の一端及び他端に接続した支持線を、そして光
ファイバ・グレーティング(−Y)の一端及び他端に接
続した支持線を固設し、Z軸方向における上記ケーシン
グの+Z軸方向及び−Z軸方向における各内側面の中心
部と、上記中実荷重体の+Z軸方向及び−Z軸方向にお
ける各外側面の中心部とにそれぞれ、光ファイバ・グレ
ーティング(+Z)の一端及び他端に接続した支持線
を、そして光ファイバ・グレーティング(−Z)の一端
及び他端に接続した支持線を固設することにより、上記
中実荷重体を、上記ケーシングに印加される並進加速度
Fに対応して相対変位させ、上記各光ファイバ・グレー
ティングに加速度を及ぼすように上記ケーシングに垂設
支持し、上記各光ファイバ・グレーティングがそれぞれ
波長の相違するレーザ励起光を取り込み、上記ケーシン
グに対する中実荷重体の相対変位に基づく各光ファイバ
・グレーティングからの波長変位した各反射波長出力信
号の変化分に基づいて、上記ケーシングに印加される並
進加速度の印加方向と、その大きさとを示す計測データ
を出力するデータ処理装置に伝送することを特徴とする
地震計。
1. A solid load body having a polyhedral shape and a center position of each of the XYZ axis and the center of the solid load body being located at intervals from each inner surface of a casing having a hollow polyhedral shape. To be located at
+ X axis direction of the casing in the X axis direction and -X
One end and the other end of the optical fiber grating (+ X) are connected to the center of each inner surface in the axial direction and the center of each outer surface of the solid load body in the + X axis direction and the −X axis direction, respectively. A fixed support wire connected to one end and the other end of the optical fiber grating (-X) is fixed, and the center of each inner surface in the + Y axis direction and the -Y axis direction of the casing in the Y axis direction is fixed. And a support wire connected to one end and the other end of the optical fiber grating (+ Y), respectively, at the center and at the center of each outer surface in the + Y axis direction and the −Y axis direction of the solid load body. A support wire connected to one end and the other end of the grating (-Y) is fixed, and the center of each inner surface of the casing in the + Z axis direction and the -Z axis direction in the Z axis direction, and the solid load. And a support line connected to one end and the other end of the optical fiber grating (+ Z), respectively, at the center of each outer surface in the + Z axis direction and the -Z axis direction, and one end of the optical fiber grating (-Z). And by fixing a support wire connected to the other end, the solid load body is relatively displaced in accordance with the translational acceleration F applied to the casing so as to exert an acceleration on each of the optical fiber gratings. The optical fiber gratings respectively capture the laser excitation light having different wavelengths, and each of the optical fiber gratings is displaced in wavelength from each optical fiber grating based on the relative displacement of the solid load body with respect to the casing. Based on the change in the reflected wavelength output signal, the direction of application of the translational acceleration applied to the casing and the magnitude thereof are determined. Seismograph, characterized by transmitting to the data processing device for outputting to the measurement data.
【請求項2】 上記データ処理装置は、 上記光ファイバ・グレーティング(+X)及び光ファイ
バ・グレーティング(−X)の各反射波長出力信号の変
化分の差から算出したその極性及びその大きさを示す信
号に基づいて、光ファイバ・グレーティング(+Y)及
び光ファイバ・グレーティング(−Y)の各反射波長出
力信号の変化分の差から算出したその極性及びその大き
さを示す信号に基づいて、及び光ファイバ・グレーティ
ング(+Z)及び光ファイバ・グレーティング(−Z)
の各反射波長出力信号の変化分の差から算出したその極
性及びその大きさを示す信号に基づいて、 X軸方向、Y軸方向、又はZ軸方向のどの方向から、ど
の程度の大きさの並進加速度が印加されたを示す判別デ
ータを出力することを特徴とする請求項1記載の地震
計。
2. The data processing device according to claim 1, wherein said polarity and magnitude calculated from a difference between a change in each reflected wavelength output signal of said optical fiber grating (+ X) and said optical fiber grating (-X) are indicated. Based on the signal, based on a signal indicating its polarity and its magnitude calculated from the difference between the change of each reflected wavelength output signal of the optical fiber grating (+ Y) and the optical fiber grating (-Y), and Fiber grating (+ Z) and optical fiber grating (-Z)
Based on a signal indicating its polarity and its magnitude calculated from the difference in the change of each reflected wavelength output signal, the magnitude of magnitude from any direction in the X-axis direction, Y-axis direction, or Z-axis direction 2. The seismograph according to claim 1, wherein the determination data indicating that the translational acceleration is applied is output.
【請求項3】 上記多面体形状のケーシング内の中実荷
重体が球形形状を有するか、上記多面体形状のケーシン
グが球形形状を有しかつ該ケーシング内の中実荷重体が
多面体形状を有するか、又は上記ケーシングと中実荷重
体とが共に球形形状を有することを特徴とする請求項1
記載の地震計。
3. A solid load body in the polyhedral casing has a spherical shape, or the polyhedral casing has a spherical shape and a solid load body in the casing has a polyhedral shape. Or both the casing and the solid load have a spherical shape.
The seismograph described.
【請求項4】 中空の多面体形状を有するケーシングの
各内側面から間隔を介在させて、多面体形状の中実荷重
体を、上記ケーシング及び該中実荷重体の各中心位置が
XYZ軸の座標原点に位置するよう配置し、 上記中実荷重体の+X軸方向の外側面中心部と、上記ケ
ーシングの、+X軸と直交する直交点を挟んで±Y軸方
向に離隔させた内側面とに、並設された光ファイバ・グ
レーティング(+X1)、(+X2)の一方の各端面に
接続した支持線の各端部と、他方の各端面に接続した支
持線の各端部とを接続することにより、XY平面におい
てV字形状を形成するよう張設、支持し、上記中実荷重
体の−X軸方向の外側面中心部と、上記ケーシングの、
−X軸と直交する直交点を挟んで±Y軸方向に離隔させ
た内側面とに、並設された光ファイバ・グレーティング
(−X3)、(−X4)の一方の各端面に接続した支持
線の各端部と、他方の各端面に接続した支持線の各端部
とを接続することにより、XY平面においてV字形状を
形成するように張設、支持し、 上記中実荷重体の+Y軸方向の外側面中心部と、上記ケ
ーシングの、+Y軸と直交する直交点を挟んで±Z軸方
向に離隔させた内側面とに、並設された光ファイバ・グ
レーティング(+Y1)、(+Y2)の一方の各端面に
接続した支持線の各端部と、他方の各端面に接続した支
持線の各端部とを接続することにより、YZ平面におい
てV字形状を形成するよう張設、支持し、上記中実荷重
体の−Y軸方向の外側面中心部と、上記ケーシングの、
−Y軸と直交する直交点を挟んで±Z軸方向に離隔させ
た内側面とに、並設された光ファイバ・グレーティング
(−Y3)、(−Y4)の一方の各端面に接続した支持
線の各端部を合一にした部分と、他方の各端面に接続し
た支持線の各端部とを、YZ平面においてV字形状を形
成するように張設、支持し、 上記中実荷重体の+Z軸方向の外側面中心部と、上記ケ
ーシングの、+Z軸と直交する直交点を挟んで±X軸方
向に離隔させた内側面とに、並設された光ファイバ・グ
レーティング(+Z1)、(+Z2)の一方の各端面に
接続した支持線の各端部を合一にした部分と、他方の各
端面に接続した支持線の各端部とを接続することによ
り、ZX平面においてV字形状を形成するよう張設、支
持し、上記中実荷重体の−Z軸方向の外側面中心部と、
上記ケーシングの、−Z軸と直交する直交点を挟んで±
X軸方向に離隔させた内側面とに、並設された光ファイ
バ・グレーティング(−Z3)、(−Z4)の一方の各
端面に接続された支持線の各端部を合一にした部分と、
他方の各端面に接続した支持線の各端部とを、ZX平面
においてV字形状を形成するように張設、支持すること
により、上記中実荷重体を、上記ケーシングに印加され
る並進加速度K、又は回転角加速度ωに対応して相対変
位させ、上記各光ファイバ・グレーティングに加速度を
及ぼすように上記ケーシングに垂設支持し、そして、 上記各光ファイバ・グレーティングがそれぞれ波長の相
違するレーザ励起光を取り込み、 上記荷重体を、上記ケーシングに印加される並進加速度
K、又は回転角加速度ωに対応して相対変位させ、該相
対変位に基づく上記光ファイバ・グレーティングからの
各反射波長出力信号の変化分に基づいて、上記ケーシン
グに印加される並進加速度K、又は回転角加速度ωの印
加方向と、その大きさを示す判別信号を出力するデータ
処理装置に伝送することを特徴とする地震計。
4. A solid load body having a polyhedral shape is separated from each inner side surface of a casing having a hollow polyhedral shape by a space, and the center positions of the casing and the solid load body are coordinate origins of XYZ axes. At the center of the outer surface of the solid load body in the + X-axis direction, and at the inner surface of the casing separated in the ± Y-axis direction across an orthogonal point orthogonal to the + X-axis, By connecting each end of the support wire connected to one end face of each of the optical fiber gratings (+ X1) and (+ X2) and the end of the support wire connected to each other end face, , Which is stretched and supported so as to form a V-shape in the XY plane, the center of the outer surface of the solid load body in the −X-axis direction, and the casing,
A support connected to one end face of one of the optical fiber gratings (-X3) and (-X4) arranged side by side with the inner surface separated in the ± Y-axis direction across an orthogonal point orthogonal to the -X axis. By connecting each end of the wire and each end of the support wire connected to each other end surface, the wire is stretched and supported so as to form a V-shape in the XY plane, The optical fiber gratings (+ Y1), ((Y1), (2) are arranged side by side at the center of the outer surface in the + Y-axis direction and the inner surface of the casing separated in the ± Z-axis direction across an orthogonal point perpendicular to the + Y-axis. + Y2) by connecting each end of the support wire connected to one end face of each of the support wires and each end of the support wire connected to each other end face to form a V-shape in the YZ plane. And the center of the outer surface of the solid load body in the −Y-axis direction, Bedding,
A support connected to one end face of one of the optical fiber gratings (-Y3) and (-Y4) arranged side by side on the inner surface separated in the ± Z axis direction with an orthogonal point orthogonal to the -Y axis interposed therebetween. A portion where the ends of the wire are united and each end of the support wire connected to the other end face are stretched and supported so as to form a V-shape on the YZ plane, and Optical fiber gratings (+ Z1) juxtaposed on the center of the outer surface of the body in the + Z-axis direction and the inner surface of the casing separated in the ± X-axis direction across an orthogonal point orthogonal to the + Z-axis. , (+ Z2), by connecting the ends of the support wires connected to one end face of each of the support wires and the other ends of the support wires connected to the other end faces, the VX in the ZX plane is obtained. The solid load body is stretched and supported so as to form a V-shape. And parts,
± of the above-mentioned casing with respect to an orthogonal point orthogonal to the −Z axis.
A part where each end of a support wire connected to one end face of one of the optical fiber gratings (-Z3) and (-Z4) arranged side by side with the inner side face separated in the X-axis direction. When,
By extending and supporting each end of the support wire connected to the other end face so as to form a V-shape in the ZX plane, the translational acceleration applied to the casing by applying the solid load body to the casing K, or a relative displacement corresponding to the rotational angular acceleration ω, vertically suspended and supported on the casing so as to exert an acceleration on each of the optical fiber gratings, and a laser in which each of the optical fiber gratings has a different wavelength. The excitation light is taken in, the load body is relatively displaced in accordance with the translational acceleration K or the rotational angular acceleration ω applied to the casing, and each reflected wavelength output signal from the optical fiber grating based on the relative displacement. A determination signal indicating the direction of application of the translational acceleration K or the rotational angular acceleration ω applied to the casing based on the change in Seismograph, characterized by transmitting to the data processing apparatus.
【請求項5】 上記データ処理装置は、 上記光ファイバ・グレーティング(+X1)及び(+X
2)の各反射波長出力信号の変化分の加算値と、光ファ
イバ・グレーティング(−X3)及び(−X4)の各反
射波長出力信号の変化分の加算値との差から求めたその
極性と大きさから、X軸方向のどの方向からどれ位の大
きさの並進加速度Kxが印加されたかを示す判別データ
を出力し、上記光ファイバ・グレーティング(+Y1)
及び(+Y2)の各反射波長出力信号の変化分の加算値
と、光ファイバ・グレーティング(−Y3)及び(−Y
4)の各反射波長出力信号の変化分の加算値との差から
求めたその極性と大きさとから、Y軸方向のどの方向か
らどれ位の大きさの並進加速度Kyが印加されたかを示
す判別データを出力し、上記光ファイバ・グレーティン
グ(+Z1)及び(+Z2)の各反射波長出力信号の変
化分の加算値と、光ファイバ・グレーティング(−Z
3)及び(−Z4)の各反射波長出力信号の変化分の加
算値との差から求めたその極性と大きさから、Z軸方向
のどの方向からどれ位の大きさの並進加速度Kzが印加
されたかを示す判別データを出力し、そして、 上記光ファイバ・グレーティング(+X1)と(+X
2)各反射波長出力信号の変化分の差から、又は光ファ
イバ・グレーティング(−X3)と(−X4)の各反射
波長出力信号の変化分の差から求めたその極性と大きさ
から、荷重体に対しZ軸回りに印加された回転角加速度
ωXYの印加方向と、その大きさを示す判別データを出力
し、上記光ファイバ・グレーティング(+Y1)と(+
Y2)の各反射波長出力信号の変化分の差から、又は光
ファイバ・グレーティング(−X3)と(−X4)の各
反射波長出力信号の変化分の差から求めたその極性と大
きさから、荷重体に対しX軸回りに印加された回転角加
速度ωYZの印加方向と、その大きさを示す判別データを
出力し、上記光ファイバ・グレーティング(+Z1)と
(+Z2)の各反射波長出力信号の変化分の差から、又
は光ファイバ・グレーティング(−Z3)と(−Z4)
の各反射波長出力信号の変化分の差からその極性と大き
さから、荷重体に対しY軸回りに印加された回転角加速
度ωZXの印加方向と、その大きさを示す判別データを出
力し、 上記±X軸方向、±Y軸方向、又は±Z軸方向の各極性
とその大きさを示す信号との有無を判別し、その判別結
果に基づいて上記ケーシングに印加される並進加速度の
印加方向、及びその大きさとを示す判別信号と、上記ケ
ーシングに印加されるX軸回り、Y軸回り、又はZ軸回
りの回転角加速度の印加方向、及びその大きさの有無を
判別し、その判別結果に基づいて上記ケーシングのX軸
回り、Y軸回り、又はZ軸回りに印加される回転角加速
度の印加方向、及びその大きさを示す判別信号とを出力
することを特徴とする請求項4記載の地震計。
5. The data processing device according to claim 1, wherein the optical fiber gratings (+ X1) and (+ X1)
The polarity obtained from the difference between the added value of the change of each reflected wavelength output signal of 2) and the added value of the change of each reflected wavelength output signal of the optical fiber gratings (−X3) and (−X4). Based on the magnitude, the discrimination data indicating from which direction in the X-axis direction the magnitude of the translational acceleration Kx is applied is output, and the optical fiber grating (+ Y1) is output.
And (+ Y2), the sum of the changes of the reflected wavelength output signals, and the optical fiber gratings (-Y3) and (-Y
From the polarity and magnitude obtained from the difference between the added value of the change of each reflected wavelength output signal and the magnitude of the reflected wavelength output signal, the discrimination indicating from which direction in the Y-axis direction and how much the translational acceleration Ky is applied. Data is output, and the added value of the change of each reflected wavelength output signal of the optical fiber gratings (+ Z1) and (+ Z2) and the optical fiber grating (-Z
From 3) and (−Z4), from the polarity and magnitude obtained from the difference between the added value of the change of each reflected wavelength output signal and the magnitude of the translational acceleration Kz from which direction in the Z-axis direction is applied. The discrimination data indicating whether or not the optical fiber grating has been output is output, and the optical fiber grating (+ X1) and (+ X
2) The load is determined from the difference between the changes in the reflected wavelength output signals or from the polarity and magnitude obtained from the difference between the changes in the reflected wavelength output signals of the optical fiber gratings (-X3) and (-X4). It outputs the direction of application of the rotational angular acceleration ω XY applied to the body about the Z axis and discrimination data indicating the magnitude thereof, and outputs the optical fiber grating (+ Y1) and (+ Y1).
Y2) from the difference between the reflected wavelength output signals, or from the difference and the polarity obtained from the difference between the reflected wavelength output signals of the optical fiber gratings (-X3) and (-X4), from the polarity and magnitude thereof, It outputs the application direction of the rotational angular acceleration ω YZ applied to the load about the X axis and discrimination data indicating the magnitude thereof, and outputs the respective reflection wavelength output signals of the optical fiber gratings (+ Z1) and (+ Z2). Or the difference between the optical fiber gratings (-Z3) and (-Z4)
From the polarity and magnitude of the difference between the change in the reflection wavelength output signal, and outputs the application direction of the rotational angular acceleration omega ZX which to load bodies are applied to the Y axis, the discrimination data indicating the magnitude Determining whether or not each of the polarities in the ± X-axis direction, ± Y-axis direction, or ± Z-axis direction and a signal indicating the magnitude thereof are present, and applying the translational acceleration applied to the casing based on the determination result. A discrimination signal indicating the direction and the magnitude thereof, the application direction of the rotational angular acceleration applied around the X axis, the Y axis, or the Z axis applied to the casing, and the presence or absence of the magnitude are determined. 5. The method according to claim 4, further comprising the step of outputting an application direction of the rotational angular acceleration applied around the X-axis, the Y-axis, or the Z-axis of the casing, and a determination signal indicating the magnitude thereof. The seismograph described.
【請求項6】 上記多面体形状のケーシング内の中実荷
重体が球形形状を有するか、上記多面体形状のケーシン
グが球形形状を有しかつ該ケーシング内の中実荷重体が
多面体形状を有するか、又は上記ケーシングと中実荷重
体とが共に球形形状を有することを特徴とする請求項4
記載の地震計。
6. The solid load body in the polyhedral casing has a spherical shape, the polyhedral casing has a spherical shape and the solid load body in the casing has a polyhedral shape, Or both the casing and the solid load have a spherical shape.
The seismograph described.
【請求項7】 少なくとも1組の2本の軸体のそれぞれ
が、上記ケーシングの外側から該ケーシングの対角線上
に位置する角縁部の軸方向長さのほぼ中央部を貫通し、
もしくは上記ケーシングの内側であって、該ケーシング
の内側対角線の軸方向長さのほぼ中央部と対向する位置
から、上記中実荷重体の対角線上に位置する角縁部の軸
方向長さのほぼ中央部に対設し、 上記各軸体の一端に設けた断面L字形状のアングル部材
の、上記中実荷重体の上記角縁部と対向する係合面にク
ッション部材を設け、 上記軸体の他端部にウオームギヤを刻設するとともに、
該ウオームギヤと噛み合うピニオンを駆動する電動機を
固設形成してなる中実荷重体ロック機構を備え、 上記電動機の駆動により上記各軸体を上記中実荷重体の
角縁部に対して変位させ、上記アングル部材の係合面と
中実荷重体角縁部との係止、離脱を行うことを特徴とす
る請求項1、又は請求項4に記載の地震計。
7. Each of the at least one pair of two shafts penetrates a substantially central portion of an axial length of a diagonal edge of the casing from the outside of the casing,
Alternatively, from the position inside the casing and substantially opposite to the central portion of the axial length of the inner diagonal line of the casing, the axial length of the corner edge portion located on the diagonal line of the solid load body is substantially reduced. A cushion member is provided on an engagement surface of the angle member having an L-shaped cross section provided at one end of each of the shaft members, the cushion member being opposed to the corner portion of the solid load body. A worm gear is engraved on the other end of the
A solid load locking mechanism formed by fixedly forming an electric motor that drives a pinion that meshes with the worm gear; and displacing each of the shafts with respect to a corner of the solid load by driving the electric motor; The seismometer according to claim 1 or 4, wherein the engagement surface of the angle member and the corner of the solid load body are locked and disengaged.
【請求項8】 上記光ファイバ・グレーティングはレー
ザ励起光出射側に対して並列接続されており、該光ファ
イバ・グレーティングのそれぞれの透過光伝播方向先端
部に光ファイバを接続し、該光ファイバの各先端に透過
光吸収スペクトル計測器をそれぞれ接続し、上記光ファ
イバ・グレーティングから波長変位した各反射波長出力
信号を出射するとともに、上記各透過光吸収スペクトル
計測器から、各光ファイバ・グレーティングからの上記
各反射波長出力信号の波長を特定した各吸収スペクトル
波長を出射することにより、反射光データと透過光デー
タとを出力することを特徴とする請求項1記載の地震
計。
8. The optical fiber grating is connected in parallel to a laser excitation light emitting side, and an optical fiber is connected to each end of the optical fiber grating in the transmitted light propagation direction. Each transmitted light absorption spectrum measuring instrument is connected to each tip, and each reflected wavelength output signal whose wavelength is displaced from the optical fiber grating is emitted, and from each transmitted light absorption spectrum measuring instrument, 2. The seismograph according to claim 1, wherein the reflected light data and the transmitted light data are output by emitting each absorption spectrum wavelength that specifies the wavelength of each of the reflected wavelength output signals.
【請求項9】 上記光ファイバ・グレーティングはレー
ザ励起光出射側に対して直列接続されており、該光ファ
イバ・グレーティングの透過光伝播方向先端部に光ファ
イバを接続し、該光ファイバの先端に透過光吸収スペク
トル計測器を接続し、上記光ファイバ・グレーティング
から波長変位した各反射波長出力信号を出射するととも
に、上記透過光吸収スペクトル計測器から、各光ファイ
バ・グレーティングからの上記各反射波長出力信号の波
長を特定した各吸収スペクトル波長を出射することによ
り、反射光データと透過光データとを出力することを特
徴とする請求項4記載の地震計。
9. The optical fiber grating is connected in series to a laser pumping light emitting side, and an optical fiber is connected to a front end of the optical fiber grating in a transmitted light propagation direction. A transmitted light absorption spectrum measuring instrument is connected, and each reflected wavelength output signal whose wavelength is displaced is emitted from the optical fiber grating. 5. The seismograph according to claim 4, wherein reflected light data and transmitted light data are output by emitting each absorption spectrum wavelength that specifies a signal wavelength.
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