JP3642139B2 - Seismic device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスメーターなどに設置されて地震の振動を検知する感震装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来この種の感震装置は、特開平3−295421号公報のようなものが知られていた。以下、その構成について図13を参照しながら説明する。
【0003】
図13に示すように、互いに直交する圧電プラスチックフィルム1、2と、圧電プラスチックフィルム1、2の起電圧信号をそれぞれ2乗する2乗回路3、4と、2乗回路3、4の信号を加算する加算回路5と、加算回路5の信号を開平する開平回路6と、開平回路6の信号をインピーダンス変換するMOSFET7とで構成した。ここで、8は出力端子である。
【0004】
上記構成において、直交する圧電プラスチックフィルム1、2の起電圧信号Va、Vbは、ある方向θの振動Fに対して、出力信号Va=K・F・cos(θ)、Vb=K・F・sin(θ)となる。そして、これらの信号を2乗加算して開平することで、
【0005】
【数1】

Figure 0003642139
【0006】
を検出することができる。ここで、Kは比例定数である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術では、2方向の圧電プラスチックフィルムの出力電圧を検出するために、2乗回路が2個必要であり複雑になるという課題があった。そして、2乗回路では、電圧値が2乗されるために非常に幅広い電圧範囲の回路構成が必要で電池などの限られた電源の電圧範囲で構成するには非常に困難であった。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、水平面内の全周方向にわたって均一な振動検知感度を有し、かつ振動レベルに応じて電気信号を出力する圧電部材からなる振動検知手段を備えた構成とした。
【0009】
上記発明によれば、水平な周方向に均一な感度を有し、信号処理は1組の検出回路で構成できるのでシンプルな構成とすることができる。また、ベクトル合成するための2乗加算などが不要なため、電池などの電圧範囲が限られた電源でも検出回路を構成することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明は、水平面内の全周方向にわたって均一な振動検知感度を有し、かつ振動レベルに応じて電気信号を出力する円筒状の圧電部材、この圧電部材の内壁に電気的に接続されるとともに、電気回路を実装した基板に中心軸が直交するように一端が固定された第1電極、前記圧電部材の外壁に電気的に接続した第2電極、および前記第1電極の他端側に設けられた揺動可能な重り部からなる振動検知手段備えたもので、信号処理が1組の検出回路でよいのでシンプルな構成とすることができる。また、ベクトル合成するための2乗加算などが不要なため、電池などの電圧範囲が限られた電源でも検出回路を構成することができる。
【0011】
前記基板は板面が水平面となるように配置する。また、振動検知手段における第1電極と第2電極をそれぞれ電気端子に接続し、かつ円筒状の圧電部材の一端を固定した第1コネクタと、前記第2電極と接続し前記圧電部材の他端を電気的にシールドする重り部としての第2コネクタとを備え、ノイズの少ない振動検出手段とした。
【0012】
振動検知手段を収納する収納容器の内部に不活性ガスを封入しておけば、電極などの腐食を防止することができ、さらに、第1電極の上部を基板に固定するとともに、下部に重り部を設け、振動検知手段の収納容器に封入した不導電性液体中に前記重り部を位置させれば、液体の粘性により振動子が高速に振動することを抑制し、低周波数の振動のみを検出することができるようになる。
【0013】
加えて、振動検知手段を収納する収納容器と第2電極とを電気的に接続させ、重り部と前記収納容器とが接触することで傾きの検知を行うことができる。
【0014】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【0015】
(実施例1)
図1において、9は振動検知手段としての円筒状の圧電部材、10は圧電部材9の内壁に電気的に接続された第1電極としての導線、11は圧電部材9の外壁に電気的に接続された第2電極、12は圧電部材9の一端としての導線10に揺動可能に取付けた重り部、13は固定端としてのハンダ、14は電気回路を実装する基板、15は第2電極11を基板14と接続するリード線、16は前記部材を収納し内部に不活性ガス17を充満させた導電性の収納容器である。
【0016】
ここで、18は導線10と重り部12を接続するハンダ、19は収納容器を第2電極11と電気的に接続するハンダ、20は圧電部材の被覆膜、21は基板を固定するねじ、22は感震装置を固定するケースである。
【0017】
また、図2に示すように、振動を検出する電気回路は、圧電部材9の起電力を増幅する前置アンプ23と信号増幅手段24と、第1電極10と収納容器16との接触を検出して傾きを検知する傾き検知手段25と、これらの電気回路に電気を供給する電池26で構成した。ここで、27は信号増幅手段24の出力部、28は傾き検知手段25の出力部である。
【0018】
次に動作、作用について図3から図7を用いて説明する。図3に示すように、振動を検知するための圧電部材9は、導線10の回りに圧電部材9と、第2電極11と、被覆膜20とを同心円状に構成している。
【0019】
そして、導線10の一端を基板14にハンダ13で接着し、導線10の他端には重り部12をハンダ18で接着した。このように構成にすることで、水平方向の振動が発生すると、図4に示すように重り部12が水平方向に振動する。
【0020】
その結果、圧電部材9に歪みを生じ、起電力が発生することになる。この起電力を図2のアンプ23と信号増幅手段24で増幅することで振動レベルに応じた電気出力を得ることができる。ここで、図3に示すように、同心円状に周方向に対して対称な形状となっているので、図5に示す感度特性のように、水平方向のどの方向の振動でも等しい感度で振動を検出することができる。
【0021】
また、図6に示すように、水平面に対して感震装置が傾くと、重り部12と収納容器16が接触するので、導線10と第2電極11とが接触して電気的にスイッチがオンになった状態になる。図2に示すようにこのスイッチ機構の通電状態を検出する傾き検知手段25を設けた。
【0022】
この傾き検知手段25によって所定角度以上傾いた状態で、振動の検出が困難になるので、傾きを検知したとして振動検出の異常を知らせることとした。
【0023】
そして、収納容器16の内部には不活性ガス17を充満することとしたため、各電極の腐食が防げ、圧電部材9との接触を長年にわたって保つことができる。しかも、重り部12と収納容器16との接触があってスパークしても火花が発生しにくくガス器具などで使用する場合においても防爆の効果がある。
【0024】
また、図7に示すように、収納容器16の内部には不活性ガスのほかに不導電性液体29を入れるようにした。そして、重り部12がこの液体29中に沈むことで重り部12の動きを緩慢にすることができ、比較的周波数の高い振動は検知せず、低周波数の振動のみを検出することができるようになる。よって、電気回路でローパスフィルターのようなものを使用しなくてもよく、電気回路の低消費電力化ができると共に、電源のオン・オフに対する応答性が早くできる。
【0025】
さらに、図8に示すように、導線10を噛締めて接合する第1電気端子30と、円筒状の圧電部材9の一端を全周にわたって均一に固定した第2電極31を噛締めて接合する第2電気端子32とを備えた第1コネクタ33と、第2電極31と接続して圧電部材9の他端を電気的にシールドする重り部としての第2コネクタ34と、基板14に設置した第3コネクタ35に第1コネクタ33を嵌合して設置した。ここで36は絶縁体、37は導線10と接続する第3電極である。
【0026】
そして、第1コネクタ33と第3コネクタ35を嵌合することで、基板14に対して垂直に圧電部材9を取付けることができる。基板14が水平に設置されれば、必然的に水平方向の振動が検知できるようになるのである。
【0027】
また、第2コネクタ34で圧電部材9の終端をシールドしているので、ノイズを拾うことがないので低ノイズの振動検知手段とすることができる。さらに、各電極を噛締めるだけで製造することができるので製造性もよい。
【0028】
このように、どの方向の振動が発生するはわからないようなところの振動でも、ひとつの圧電部材と1組の検出回路で、水平方向のどの方向の振動も等しい感度で検知することができる。また、ベクトル合成するための2乗加算などが不要なため、電池などの電圧範囲が限られた電源でも検出回路を構成することができる。
【0029】
そして、圧電部材の一端を全周にわたって均一に固定することで、全周方向に均一な振動感度を得ることができると共に、第2電極と接続した第2コネクタで圧電部材の他端をシールドすることでノイズの少ない振動検出手段とすることができる。
【0030】
また、収納容器16の内部に不活性ガスを入れることで電極の腐食を防止することができる。そして、収納容器16の内部に液体を入れることで、液体の粘性により振動子が高速に振動することを抑制し、低周波数の振動のみを検出することができる。また、圧電部材で振動レベルの検知を行うと共に、円筒状の圧電部材が傾きによってたわむことで、収納容器と重り部が接触することから傾きを検知することができる。
【0031】
(実施例2)
図9は本発明の実施例2の感震装置を示す構成図である。実施例1と異なる点は、薄い振動板38に接着した円盤状の圧電部材39と、圧電部材39からの起電力を検出する2つの電極としてのリード線40と、振動板38の中央部に同心円状に備えた円柱状の振動子41と、振動板38の外周の少なくとも一部を固定端42としたことにある。
【0032】
そして、振動板38が水平方向に配置されると共に、収納容器43の中には不活性ガス17が充満されている。さらに、電気信号を検出する電気回路44はこの収納容器の中に納められている。ここで、45は信号の出力線、46は基板である。
【0033】
次に動作、作用について図10を用いて説明する。図10に示すように、水平方向の振動が発生すると、振動子41が振動板38上に倒れるように振動する。このときに振動子41の下端に接合された振動板38が歪みを生じるとともに、振動板38に接着された圧電部材39が歪みを生じる。この結果、圧電部材39から起電力が発生するので、この起電力を前述した実施例1と同様に増幅することで振動を検出することができるのである。
【0034】
そして、円盤状の圧電部材39と、円柱状の振動子41によって、周方向に対称形状であるため、水平方向のどの方向に対しても等しい感度の振動検知手段とすることができる。また、電気回路も収納容器43の中に入れることで温度による感度特性を補正することもできる。
【0035】
なお、図11のように振動子41は振動板38の下側に設置されても同様の効果が得られる。そして、振動子41が浸かる程度に不導電性の液体29を収納容器43内に封入することで、前述の実施例1と同様に低周波数の振動のみを検出することができる。
【0036】
このように、円対称な振動子41によって円盤状の圧電部材39は水平方向の周方向に均一な感度とすることができるので、水平方向の全方向の検出を処理回路1組で構成することができる。また、収納容器43の内部に不活性ガス17を入れることで電極の腐食を防止するすることができる。
【0037】
そして、収納容器43の内部に液体29を入れることで、液体の粘性により振動子が高速に振動することを抑制し、低周波数の振動のみを検出することができる。
【0038】
(実施例3)
図12は本発明の実施例3の感震装置を示す構成図である。実施例1と異なる点は、3次元空間の全周方向に均一な振動検知感度を備えた球状の圧電部材47と、圧電部材47の内部に球状の重り部48とを備え、球状の圧電部材47の内壁に電気的に接着した第1電気端子49と、圧電部材47の外壁に電気的に接着した第2電気端子50を備えたことにある。
【0039】
ここで、51は起電力を検出するリード線、52はリード線51の被覆、53は収納容器、54は圧電部材47を保持する弾性体である。
【0040】
次に動作、作用について説明する。振動が発生すると球状の重り部48が振動方向に振動する。そのときに球状の圧電部材47が弾性体54に圧迫され歪みを生じることになる。そのときに発生した起電力を増幅して振動信号として検出するのである。
【0041】
重り部48が球状の形状であり、かつ圧電部材47も球状の形状であるので、3次元のどの方向に対しても等しい感度の振動検出が可能である。ここで、各電気端子は振動子と圧電部材に対して十分に細い形状とするので、電気端子の方向の振動もほぼ他の方向と同様に検出することができる。
【0042】
このように、3次元のどの方向の振動でも1組の電気回路で検出することができ、検出回路をシンプルな構成とすることができる。また、ベクトル合成するための2乗回路などが不要で、電池などの電圧範囲が限られた電源でも検出が可能である。
【0043】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように本発明の感震装置によれば、次の効果が得られる。
【0044】
水平面内の全周方向に均一な振動検知感度を備え、かつ検知した振動レベルに応じて電気信号を出力する圧電部材からなる振動検知手段を備えることで、水平方向の周方向に均一に振動を検出することができ、かつ信号処理は1組の検出回路で構成できるのでシンプルな構成とすることができる。また、ベクトル合成するための2乗加算などが不要なため、電池などの電圧範囲が限られた電源でも検出回路を構成することができる。
【0045】
また、第1電極と第2電極をそれぞれ電気端子に接続し、かつ円筒状の圧電部材の一端を全周にわたって均一に固定した第1コネクタと、第2電極と接続して圧電部材の他端を電気的にシールドする重り部としての第2コネクタとを備えた。そして、圧電部材の一端を全周にわたって均一に固定することで、全周方向に均一な振動感度を得ることができると共に、第2電極と接続した第2コネクタで圧電部材の他端をシールドすることでノイズの少ない振動検出手段とすることができる。
【0046】
さらに、収納容器の内部に不活性ガスを入れることで電極の腐食を防止することができるもので、加えて、収納容器の内部に液体を入れることで、液体の粘性により振動子が高速に振動することを抑制し、低周波数の振動のみを検出することができる。
【0047】
また、円筒状の圧電部材が傾きによってたわむことで、収納容器と重り部が接触することから傾きを検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の感震装置の側断面図
【図2】 同感震装置の電気信号の流れを示すブロック図
【図3】 同感震装置の圧電部材の平面断面図
【図4】 同感震装置の重り部が振動したときを示す側断面図
【図5】 同感震装置の感度特性図
【図6】 同感震装置全体が傾斜した場合の側断面図
【図7】 同感震装置の収納容器の中に不導電性液体を入れた場合の側断面図
【図8】 同感震装置のコネクタ部を説明する側断面図
【図9】 本発明の実施例2を示す感震装置の側断面図
【図10】 同感震装置の動作を説明する側断面図
【図11】 同感震装置の振動子が振動板の下側に設けられた場合の側断面図
【図12】 本発明の実施例3を示す感震装置の断面図
【図13】 従来の感震装置を示す構成図
【符号の説明】
9、39、47 圧電部材
10 導線(第1電極)
11 第2電極
12、48 重り部
13 ハンダ(固定端)
14、46 基板
16、43 収納容器
17 不活性ガス
25 傾き検知手段
26 電池
29 液体
30、49 第1電気端子
32、50 第2電気端子
33 第1コネクタ
34 第2コネクタ
35 第3コネクタ
38 振動板
40 リード線(電極)
41 振動子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a seismic sensing device that is installed in a gas meter or the like and detects earthquake vibration.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of seismic device has been known as disclosed in JP-A-3-295421. The configuration will be described below with reference to FIG.
[0003]
As shown in FIG. 13 , the piezoelectric plastic films 1 and 2 orthogonal to each other, the square circuits 3 and 4 that square the electromotive voltage signals of the piezoelectric plastic films 1 and 2, and the signals of the square circuits 3 and 4, respectively. An addition circuit 5 for adding, a square root circuit 6 for square root of the signal of the addition circuit 5, and a MOSFET 7 for impedance conversion of the signal of the square root circuit 6 are constituted. Here, 8 is an output terminal.
[0004]
In the above configuration, the electromotive voltage signals Va and Vb of the orthogonal piezoelectric plastic films 1 and 2 are output signals Va = K · F · cos (θ) and Vb = K · F · sin (θ). And by adding these signals to the square,
[0005]
[Expression 1]
Figure 0003642139
[0006]
Can be detected. Here, K is a proportionality constant.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described prior art, in order to detect the output voltage of the piezoelectric plastic film in two directions, there is a problem that two square circuits are necessary and complicated. In the square circuit, since the voltage value is squared, a circuit configuration in a very wide voltage range is required, and it is very difficult to configure in a voltage range of a limited power source such as a battery.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention has a configuration including a vibration detection unit that includes a piezoelectric member that has a uniform vibration detection sensitivity over the entire circumference in a horizontal plane and outputs an electrical signal according to a vibration level. did.
[0009]
According to the above invention, it has a uniform sensitivity in the horizontal circumferential direction, and the signal processing can be configured by a set of detection circuits, so that a simple configuration can be achieved. In addition, since a square addition for vector synthesis or the like is not necessary, the detection circuit can be configured even with a power source having a limited voltage range such as a battery.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is a cylindrical piezoelectric member that has a uniform vibration detection sensitivity over the entire circumference in a horizontal plane and outputs an electrical signal according to the vibration level, and is electrically connected to the inner wall of the piezoelectric member. A first electrode having one end fixed so that a central axis thereof is orthogonal to a substrate on which an electric circuit is mounted, a second electrode electrically connected to the outer wall of the piezoelectric member, and the other end of the first electrode It is provided with vibration detecting means composed of a swingable weight portion, and a simple configuration can be obtained because signal processing can be performed by one set of detection circuits. In addition, since a square addition for vector synthesis or the like is not necessary, the detection circuit can be configured even with a power source having a limited voltage range such as a battery.
[0011]
The substrate is arranged such that the plate surface is a horizontal plane. In addition, the first electrode and the second electrode in the vibration detecting means are connected to the electric terminals, respectively, and a first connector in which one end of the cylindrical piezoelectric member is fixed, and the other end of the piezoelectric member connected to the second electrode And a second connector as a weight part for electrically shielding the vibration detection means.
[0012]
If an inert gas is sealed inside the storage container for storing the vibration detection means, the corrosion of the electrode can be prevented, and the upper part of the first electrode is fixed to the substrate and the weight part is attached to the lower part. If the weight is positioned in the non-conductive liquid sealed in the storage container of the vibration detection means, the vibrator is prevented from vibrating at high speed due to the viscosity of the liquid, and only low-frequency vibration is detected. Will be able to.
[0013]
In addition, the storage container that stores the vibration detection means and the second electrode are electrically connected, and the inclination can be detected by contacting the weight part and the storage container.
[0014]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
(Example 1)
In FIG. 1, 9 is a cylindrical piezoelectric member as vibration detecting means, 10 is a lead wire as a first electrode electrically connected to the inner wall of the piezoelectric member 9, and 11 is electrically connected to the outer wall of the piezoelectric member 9. The second electrode 12 is a weight portion swingably attached to a conducting wire 10 as one end of the piezoelectric member 9, 13 is solder as a fixed end, 14 is a substrate on which an electric circuit is mounted, and 15 is a second electrode 11. A lead wire 16 for connecting the substrate 14 to the substrate 14 is a conductive storage container in which the member is stored and an inert gas 17 is filled therein.
[0016]
Here, 18 is solder for connecting the lead wire 10 and the weight part 12, 19 is solder for electrically connecting the storage container to the second electrode 11, 20 is a coating film for the piezoelectric member, 21 is a screw for fixing the substrate, Reference numeral 22 denotes a case for fixing the seismic device.
[0017]
As shown in FIG. 2, the electric circuit for detecting vibration detects contact between the preamplifier 23, the signal amplifying means 24, the first electrode 10, and the storage container 16 that amplifies the electromotive force of the piezoelectric member 9. Thus, the inclination detecting means 25 for detecting the inclination and the battery 26 for supplying electricity to these electric circuits are provided. Here, 27 is an output part of the signal amplifying means 24 , and 28 is an output part of the inclination detecting means 25.
[0018]
Next, operation | movement and an effect | action are demonstrated using FIGS. 3-7. As shown in FIG. 3, the piezoelectric member 9 for detecting vibration includes a piezoelectric member 9, a second electrode 11, and a coating film 20 that are concentrically formed around a conducting wire 10.
[0019]
Then, one end of the conductive wire 10 was bonded to the substrate 14 with solder 13, and the weight portion 12 was bonded to the other end of the conductive wire 10 with solder 18. With this configuration, when horizontal vibration occurs, the weight portion 12 vibrates in the horizontal direction as shown in FIG.
[0020]
As a result, the piezoelectric member 9 is distorted and an electromotive force is generated. By amplifying this electromotive force with the amplifier 23 and the signal amplifying means 24 in FIG. 2, an electrical output corresponding to the vibration level can be obtained. Here, as shown in FIG. 3, since it is concentrically symmetrical with respect to the circumferential direction, vibrations in any direction in the horizontal direction can be vibrated with the same sensitivity as in the sensitivity characteristics shown in FIG. Can be detected.
[0021]
Further, as shown in FIG. 6, when the seismic device is tilted relative to the horizontal plane, since the contact weight section 12 and the receiving container 16, electrically switched on in contact with the conductor 10 and the second electrode 11 It becomes the state that became. As shown in FIG. 2, an inclination detecting means 25 for detecting the energization state of the switch mechanism is provided.
[0022]
Since it is difficult to detect vibration when the tilt detection means 25 is tilted by a predetermined angle or more, an abnormality in vibration detection is notified when the tilt is detected.
[0023]
And since the inside of the storage container 16 was filled with the inert gas 17, corrosion of each electrode can be prevented and a contact with the piezoelectric member 9 can be maintained for many years. In addition, even if the weight portion 12 and the storage container 16 are in contact with each other and sparks are hardly generated, an explosion-proof effect is obtained even when the gas appliance is used.
[0024]
Further, as shown in FIG. 7, the inside of the storage container 16 is filled with a nonconductive liquid 29 in addition to the inert gas. The weight 12 sinks into the liquid 29 so that the movement of the weight 12 can be slowed down, so that vibrations having a relatively high frequency are not detected, and only low-frequency vibrations can be detected. become. Therefore, it is not necessary to use a low-pass filter in the electric circuit, the electric circuit can be reduced in power consumption, and the responsiveness to power on / off can be increased.
[0025]
Further, as shown in FIG. 8, the first electric terminal 30 that engages and joins the conductive wire 10 and the second electrode 31 that uniformly fixes one end of the cylindrical piezoelectric member 9 over the entire circumference are joined and joined. The first connector 33 provided with the second electric terminal 32, the second connector 34 as a weight portion that is connected to the second electrode 31 and electrically shields the other end of the piezoelectric member 9, and the substrate 14 are installed. The first connector 33 is fitted to the third connector 35 and installed. Here, 36 is an insulator, and 37 is a third electrode connected to the conducting wire 10.
[0026]
The piezoelectric member 9 can be attached perpendicularly to the substrate 14 by fitting the first connector 33 and the third connector 35 together. If the substrate 14 is installed horizontally, the vibration in the horizontal direction can inevitably be detected.
[0027]
Further, since the terminal end of the piezoelectric member 9 is shielded by the second connector 34, noise is not picked up, so that it can be a low noise vibration detecting means. Furthermore, since it can manufacture only by biting each electrode, productivity is also good.
[0028]
In this way, even in a vibration where it is not known in which direction the vibration is generated, the vibration in any direction in the horizontal direction can be detected with equal sensitivity by one piezoelectric member and one set of detection circuit. In addition, since a square addition for vector synthesis or the like is not necessary, the detection circuit can be configured even with a power source having a limited voltage range such as a battery.
[0029]
By uniformly fixing one end of the piezoelectric member over the entire circumference, uniform vibration sensitivity can be obtained in the entire circumferential direction, and the other end of the piezoelectric member is shielded by the second connector connected to the second electrode. Thus, vibration detection means with less noise can be obtained.
[0030]
Moreover, corrosion of the electrode can be prevented by putting an inert gas into the storage container 16. And by putting a liquid in the inside of the storage container 16, it can suppress that a vibrator vibrates at high speed by the viscosity of a liquid, and can detect only a low frequency vibration. In addition, the vibration level is detected by the piezoelectric member, and the inclination of the cylindrical piezoelectric member can be detected by the deflection of the cylindrical piezoelectric member due to the inclination.
[0031]
(Example 2)
FIG. 9 is a block diagram showing a seismic sensing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The difference from the first embodiment is that a disc-shaped piezoelectric member 39 bonded to a thin diaphragm 38, two lead wires 40 as two electrodes for detecting an electromotive force from the piezoelectric member 39, and a central portion of the diaphragm 38 are provided. A fixed end 42 is a cylindrical vibrator 41 provided concentrically and at least part of the outer periphery of the diaphragm 38.
[0032]
The diaphragm 38 is arranged in the horizontal direction, and the storage container 43 is filled with the inert gas 17. Furthermore, an electric circuit 44 for detecting an electric signal is housed in the storage container. Here, 45 is a signal output line, and 46 is a substrate.
[0033]
Next, the operation and action will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10, when horizontal vibration occurs, the vibrator 41 vibrates so as to fall on the diaphragm 38. At this time, the diaphragm 38 joined to the lower end of the vibrator 41 is distorted, and the piezoelectric member 39 bonded to the diaphragm 38 is distorted. As a result, an electromotive force is generated from the piezoelectric member 39, so that vibration can be detected by amplifying the electromotive force in the same manner as in the first embodiment.
[0034]
Since the disk-shaped piezoelectric member 39 and the columnar vibrator 41 are symmetrical in the circumferential direction, vibration detecting means having the same sensitivity in any direction in the horizontal direction can be obtained. In addition, the sensitivity characteristic due to temperature can be corrected by placing an electric circuit in the storage container 43.
[0035]
It should be noted that the same effect can be obtained even when the vibrator 41 is installed below the diaphragm 38 as shown in FIG. Then, by enclosing the non-conductive liquid 29 in the storage container 43 to such an extent that the vibrator 41 is immersed, only low-frequency vibration can be detected as in the first embodiment.
[0036]
In this way, the circularly symmetric vibrator 41 allows the disc-shaped piezoelectric member 39 to have uniform sensitivity in the circumferential direction in the horizontal direction, so that the detection in all directions in the horizontal direction is configured by one set of processing circuits. Can do. Moreover, corrosion of the electrode can be prevented by putting the inert gas 17 into the storage container 43.
[0037]
And by putting the liquid 29 in the inside of the storage container 43, it can suppress that a vibrator vibrates at high speed by the viscosity of a liquid, and can detect only a low frequency vibration.
[0038]
(Example 3)
FIG. 12 is a block diagram showing a seismic sensing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The difference from the first embodiment is that a spherical piezoelectric member 47 having a uniform vibration detection sensitivity in the entire circumferential direction of the three-dimensional space, and a spherical weight portion 48 inside the piezoelectric member 47 are provided. The first electrical terminal 49 is electrically bonded to the inner wall of 47 and the second electrical terminal 50 is electrically bonded to the outer wall of the piezoelectric member 47.
[0039]
Here, 51 is a lead wire for detecting an electromotive force, 52 is a covering of the lead wire 51, 53 is a storage container, and 54 is an elastic body that holds the piezoelectric member 47.
[0040]
Next, the operation and action will be described. When vibration occurs, the spherical weight 48 vibrates in the vibration direction. At that time, the spherical piezoelectric member 47 is pressed against the elastic body 54 to cause distortion. The electromotive force generated at that time is amplified and detected as a vibration signal.
[0041]
Since the weight portion 48 has a spherical shape and the piezoelectric member 47 also has a spherical shape, vibration detection with equal sensitivity can be performed in any three-dimensional direction. Here, since each electric terminal has a sufficiently thin shape with respect to the vibrator and the piezoelectric member, vibration in the direction of the electric terminal can be detected in substantially the same manner as other directions.
[0042]
Thus, three-dimensional vibrations in any direction can be detected by one set of electric circuits, and the detection circuit can be made simple. In addition, a square circuit for vector synthesis or the like is not necessary, and detection is possible even with a power source having a limited voltage range such as a battery.
[0043]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the seismic device of the present invention, the following effects can be obtained.
[0044]
By providing vibration detection means consisting of a piezoelectric member that outputs an electrical signal in accordance with the detected vibration level, with uniform vibration detection sensitivity in the entire circumferential direction in the horizontal plane, vibration is evenly distributed in the horizontal circumferential direction. Since it can be detected and signal processing can be configured by a set of detection circuits, a simple configuration can be achieved. In addition, since a square addition for vector synthesis or the like is not necessary, the detection circuit can be configured even with a power source having a limited voltage range such as a battery.
[0045]
In addition, the first electrode and the second electrode are connected to the electric terminals, respectively, and a first connector in which one end of the cylindrical piezoelectric member is fixed uniformly over the entire circumference, and the other end of the piezoelectric member connected to the second electrode And a second connector as a weight part for electrically shielding. By uniformly fixing one end of the piezoelectric member over the entire circumference, uniform vibration sensitivity can be obtained in the entire circumferential direction, and the other end of the piezoelectric member is shielded by the second connector connected to the second electrode. Thus, vibration detection means with less noise can be obtained.
[0046]
In addition, it is possible to prevent corrosion of the electrode by putting inert gas inside the storage container. In addition, by putting liquid inside the storage container, the vibrator vibrates at high speed due to the viscosity of the liquid. It is possible to suppress this and detect only low-frequency vibrations.
[0047]
Further, since the cylindrical piezoelectric member bends due to the inclination, the inclination can be detected because the storage container and the weight portion come into contact with each other.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a seismic device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a flow of electrical signals of the seismic device. FIG. 3 is a plan sectional view of a piezoelectric member of the seismic device. 4] Side cross-sectional view showing when the weight of the seismic device vibrates [Fig. 5] Sensitivity diagram of the seismic device [Fig. 6] Side cross-sectional view when the entire seismic device is tilted [Fig. 7] FIG. 8 is a side cross-sectional view illustrating a connector portion of the seismic device. FIG. 9 is a seismic device showing a second embodiment of the invention. FIG. 10 is a side sectional view for explaining the operation of the seismic device. FIG. 11 is a side sectional view when the vibrator of the seismic device is provided below the diaphragm. Sectional view of the seismic device showing Example 3 of the present invention [Fig. 13] Configuration diagram showing a conventional seismic device [Explanation of symbols]
9, 39, 47 Piezoelectric member 10 Conductor (first electrode)
11 Second electrode 12, 48 Weight part 13 Solder (fixed end)
14, 46 Substrate 16, 43 Storage container 17 Inert gas 25 Tilt detection means 26 Battery 29 Liquid 30, 49 First electric terminal 32, 50 Second electric terminal 33 First connector 34 Second connector 35 Third connector 38 Diaphragm 40 Lead wire (electrode)
41 vibrator

Claims (6)

水平面内の全周方向にわたって均一な振動検知感度を有し、かつ振動レベルに応じて電気信号を出力する円筒状の圧電部材、この圧電部材の内壁に電気的に接続されるとともに、電気回路を実装した基板に中心軸が直交するように一端が固定された第1電極、前記圧電部材の外壁に電気的に接続した第2電極、および前記第1電極の他端側に設けられた揺動可能な重り部からなる振動検知手段を備えた感震装置。A cylindrical piezoelectric member having uniform vibration detection sensitivity over the entire circumference in a horizontal plane and outputting an electric signal according to the vibration level, and electrically connected to the inner wall of the piezoelectric member A first electrode having one end fixed so that a central axis is orthogonal to the mounted substrate, a second electrode electrically connected to the outer wall of the piezoelectric member, and a swing provided on the other end side of the first electrode A seismic device equipped with vibration detection means consisting of possible weights . 基板は板面が水平面となるように配置した請求項1記載の感震装置。The seismic sensing device according to claim 1, wherein the substrate is disposed such that the plate surface is a horizontal plane . 振動検知手段における第1電極と第2電極をそれぞれ電気端子に接続し、かつ円筒状の圧電部材の一端を固定した第1コネクタと、前記第2電極と接続し前記圧電部材の他端を電気的にシールドする重り部としての第2コネクタとを備えた請求項1記載の感震装置。 The first electrode and the second electrode in the vibration detecting means are respectively connected to the electrical terminals, and one end of the cylindrical piezoelectric member is fixed, and the other end of the piezoelectric member is electrically connected to the second electrode. The seismic-sensing device according to claim 1, further comprising a second connector as a weight portion that shields electrically . 振動検知手段を収納する収納容器の内部に不活性ガスを封入した請求項1記載の感震装置。 2. The seismic sensing device according to claim 1, wherein an inert gas is sealed inside a storage container for storing the vibration detection means . 第1電極は、その上部を基板に固定するとともに、下部に重り部を設け、振動検知手段の収納容器に封入した不導電性液体中に前記重り部を位置させた請求項1記載の感震装置。 The first electrode has an upper portion fixed to the substrate, a weight portion provided at the lower portion, and the weight portion positioned in a non-conductive liquid sealed in a storage container of the vibration detecting means. apparatus. 振動検知手段を収納する収納容器と第2電極とを電気的に接続させ、重り部と前記収納容器とが接触することで傾き検知を行う傾き検知手段を備えた請求項1記載の感震装置。 The seismic sensing device according to claim 1, further comprising an inclination detection unit that electrically connects a storage container that stores the vibration detection unit and the second electrode, and detects an inclination by contacting a weight part and the storage container. .
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