JP6872794B2 - Seismic motion measuring device, seismic motion measuring system using it, and tilt correction method of seismograph - Google Patents
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Description
本発明は、特に海底で発生した地震による揺れを計測する地震動計測装置、それを用いた地震動計測システム及び地震計の傾斜補正方法に関する。 The present invention particularly relates to a seismic motion measuring device for measuring shaking caused by an earthquake generated on the seabed, a seismic motion measuring system using the device, and a method for correcting the inclination of a seismograph.
地震の発生を予知することは極めて困難なため、地震発生直後に、予め設けておいた多数の地震観測点で地震の初期微動(P波)を観測し、この観測情報を基に、未到達地域に、地震の主振動(S波)の到達時刻や地震動強度を報知する地震警報システムなどが提案されている。 Since it is extremely difficult to predict the occurrence of an earthquake, immediately after the occurrence of an earthquake, the initial tremors (P waves) of the earthquake are observed at a large number of pre-established earthquake observation points, and based on this observation information, they have not arrived. An earthquake warning system that notifies the arrival time of the main vibration (S wave) of an earthquake and the intensity of earthquake motion has been proposed in the area.
近年、上記のような多数の地震観測点を海底に設けておく試みがなされている。このような試みでは、海域で発生した地震による地震動を沖合に敷設された海底地震計で計測し、その計測値に基づき、陸域に地震動が襲来する可能性を早期に判定する(非特許文献1、非特許文献2)。 In recent years, attempts have been made to provide a large number of seismic observation points as described above on the seabed. In such an attempt, the seismic motion caused by an earthquake that occurred in the sea area is measured by a submarine seismometer installed offshore, and the possibility of the earthquake motion invading the land area is determined at an early stage based on the measured value (Non-Patent Documents). 1. Non-patent document 2).
図10は、複数の海底地震計(地震計筐体20)を有する地震動計測装置10の概要の構成を説明する図である。地震動計測装置10は海底に設置され、内蔵する加速度計で地震動を計測する地震計筐体20を複数有している。
FIG. 10 is a diagram illustrating an outline configuration of a seismic
複数の地震計筐体20は、ケーブル40で連結されている。ケーブル40には、光信号を送受する光ファイバ、電気信号を送受するデータ信号線、地震計筐体20内の電気・電子回路に電源を供給する電源線などが内蔵されている。図10に示す例では、複数の円筒型の地震計筐体20を連結しているケーブル40の最両端部は、陸域のデータセンター50に設置されるデータ処理装置(不図示)とデータ通信可能に接続されており、各地震計筐体20で取得される計測データは、当該データ処理装置でデータ処理されるようになっている。
The plurality of
図11は地震動計測装置10に用いられる地震計筐体20の構成を説明する図である。地震計筐体20内には、X軸成分加速度計25、Y軸成分加速度計26、Z軸成分加速度計27が内蔵されている。地震計筐体20内の各加速度計で取得された加速度データは不図示の信号変換部などで信号変換され、ケーブル40を介してデータセンター50に設置されるデータ処理装置に送信されるようになっている。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a
上記のような地震動計測装置10において、地震動のP波(初期微動)およびS波(主要動)はそれぞれ鉛直成分(上下動)、水平成分に卓越するため、海底地震計(地震計筐体20)では地震動を鉛直成分と二つの水平成分に変換することが必要となる。しかしながら、海底地震計(地震計筐体20)では設置状態における傾斜角等が明らかでないことが多いため、傾斜補正には特別な方法が必要となる。
In the above-mentioned seismic
地震動計測装置10のセンサとして3軸の加速度計が使用されている場合は、加速度計で重力加速度が計測されることを利用して、3軸の加速度計の計測値を鉛直成分と二つの水平成分に変換することができる。この変換を行うには、例えば、非特許文献3に示された方法に従えばよい。
前述したように地震動のP波(初期微動)は鉛直成分(上下動)に卓越し、S波(主要動)は水平成分に卓越するため、これらの検出に当たっては、地震動計測装置10において水平方向と鉛直方向とを正確に把握することが肝要となる。一方、地震動計測装置10の地震計筐体20は円筒型であるために、海底において姿勢が変化し、地震計筐体20に内蔵される各加速時計についても、これに伴い姿勢が変化する。そこで、各加速度計で検出される重力加速度方向によって、振動の加速度データの方向成分の補正を行うようにしている。
As described above, the P wave (preliminary tremors) of the seismic motion predominates in the vertical component (vertical tremors), and the S wave (main motion) predominates in the horizontal component. It is important to accurately grasp the vertical direction. On the other hand, since the seismograph housing 20 of the
しかしながら従来方法では、加速度計の各軸で計測される重力加速度成分を求める際に、加速度計の各軸の計測値に対し一定の時間の平均値をとることが必要となり、補正を間歇的にしか行うことができない。これにより、平均値の切り替わり区間において、設置傾斜補正後の加速度値に不連続を生じ得るため、常時連続的に行う警報処理には不向きである、という問題があった。また、従来方法を移動平均や移動中央値等の手法を用いて連続的に行うことも考えられるが、警報処理を0.01秒間隔で行うような場合には、平均値計算のために必要となる処理や記憶容量が過大になる、という問題もあった。 However, in the conventional method, when obtaining the gravitational acceleration component measured on each axis of the accelerometer, it is necessary to take the average value for a certain period of time with respect to the measured value of each axis of the accelerometer, and the correction is intermittent. Can only be done. As a result, there is a problem that the acceleration value after the installation inclination correction may be discontinuous in the switching section of the average value, which is not suitable for the alarm processing that is always continuously performed. It is also conceivable that the conventional method is continuously performed using a method such as a moving average or a moving median, but it is necessary for calculating the average value when the alarm processing is performed at 0.01 second intervals. There was also a problem that the processing and storage capacity became excessive.
本発明は、このような課題を解決するために、常時連続的に傾斜補正を行うことのできる地震動計測装置、それを用いた地震動計測システム、及び地震計の傾斜補正方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a seismic motion measuring device capable of continuously and continuously performing tilt correction, a seismic motion measuring system using the seismic motion measuring device, and a seismograph tilt compensating method in order to solve such a problem. And.
この発明は、上記のような課題を解決するものであり、本発明に係る地震動計測装置は、直交3成分の地動加速度時系列を取得する地動加速度時系列取得手段と、前記地動加速度時系列取得手段から送られた前記地動加速度時系列を平滑化処理し、平滑化時系列を得る平滑化手段と、前記平滑化手段から送られた前記平滑化時系列から重力加速度と傾斜角を決定し、重力加速度時系列と傾斜角時系列を得る傾斜角決定手段と、前記傾斜角決定手段から送られた前記重力加速度時系列と前記傾斜角時系列について、妥当性の判定を行う傾斜角判定手段と、前記傾斜角決定手段から送られた前記傾斜角時系列を用いて、前記地動加速度時系列取得手段から送られた前記地動加速度時系列の傾斜補正を行い、傾斜補正済み加速度時系列を得る傾斜補正手段と、を備えることを特徴とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and the seismic motion measuring device according to the present invention includes a ground motion acceleration time series acquisition means for acquiring a ground motion acceleration time series of three orthogonal components and the ground motion acceleration time series acquisition. Gravity acceleration and tilt angle are determined from the smoothing means that smoothes the ground motion acceleration time series sent from the means to obtain the smoothing time series and the smoothing time series sent from the smoothing means. An inclination angle determining means for obtaining a gravity acceleration time series and an inclination angle time series, and an inclination angle determining means for determining the validity of the gravity acceleration time series and the inclination angle time series sent from the inclination angle determining means. Using the tilt angle time series sent from the tilt angle determining means, the tilt correction of the ground acceleration time series sent from the ground motion acceleration time series acquisition means is performed to obtain a tilt corrected acceleration time series. It is characterized by comprising a correction means.
また、本発明に係る地震動計測装置は、前記平滑化手段における平滑化処理は、多段のローパスフィルタ処理であることを特徴とする。 Further, the seismic motion measuring device according to the present invention is characterized in that the smoothing process in the smoothing means is a multi-stage low-pass filter process.
また、本発明に係る地震動計測装置は、多段のローパスフィルタ処理をM次の無限イン
パルス応答フィルタをN段縦列接続した多段フィルタを用いて、式(7)で行うことを特
徴とする。
Further, the seismic motion measuring device according to the present invention is characterized in that the multi-stage low-pass filter processing is performed by the equation (7) using a multi-stage filter in which M-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns.
ここで、
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Mはフィルタの次数、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。
here,
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
M is the order of the filter,
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
また、本発明に係る地震動計測装置は、多段のローパスフィルタ処理をM次の無限イン
パルス応答フィルタをN段縦列接続した多段フィルタを用いて、式(34)で行うことを
特徴とする。
Further, the seismic motion measuring device according to the present invention is characterized in that the multi-stage low-pass filter processing is performed by the equation (34) using a multi-stage filter in which M-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns.
ここで、
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Mはフィルタの次数、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。
here,
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
M is the order of the filter,
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
また、本発明に係る地震動計測装置は、1次の無限インパルス応答フィルタをN段縦列
接続した多段フィルタの演算として、式(28)、式(29)を用いることを特徴とする。
k=0の場合
Further, the seismic motion measuring device according to the present invention is characterized in that equations (28) and (29) are used as calculations for a multi-stage filter in which first-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns.
When k = 0
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
また、本発明に係る地震動計測装置は、2次の無限インパルス応答フィルタをN段縦列
接続した多段フィルタの演算として、式(31)、式(32)、式(33)を用いることを特徴とする。
k=0の場合
Further, the seismic motion measuring device according to the present invention is characterized in that equations (31), (32), and (33) are used as calculations for a multi-stage filter in which second-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns. To do.
When k = 0
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
また、本発明に係る地震動計測装置は、1次の無限インパルス応答フィルタをN段縦列
接続した多段フィルタの係数として、式(10)を用いることを特徴とする。
Further, the seismic motion measuring device according to the present invention is characterized in that the equation (10) is used as a coefficient of a multi-stage filter in which first-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns.
接続した多段フィルタの係数として、式(11)を用いることを特徴とする。
ωi=2πfi、
fiはi段目のフィルタのカットオフ周波数、
hiはi段目のフィルタのダンピング
である。
ω i = 2πf i ,
f i is the cutoff frequency of the i-th stage filter,
h i is the damping of the i-th stage filter.
また、本発明に係る地震動計測装置は、2次の無限インパルス応答フィルタをN段縦列
接続した多段フィルタの係数として、式(12)を用いることを特徴とする。
Further, the seismic motion measuring device according to the present invention is characterized in that the equation (12) is used as the coefficient of the multi-stage filter in which the second-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns.
ωi=2πfi、
fiはi段目のフィルタのカットオフ周波数、
hiはi段目のフィルタのダンピング
である。
ω i = 2πf i ,
f i is the cutoff frequency of the i-th stage filter,
h i is the damping of the i-th stage filter.
また、本発明に係る地震動計測装置は、フィルタの段数としてN=4を用い、i段目のフィルタのカットオフ周波数としてfi=0.01Hzを用いることを特徴とする。 Further, the seismic motion measuring device according to the present invention is characterized in that N = 4 is used as the number of stages of the filter and f i = 0.01 Hz is used as the cutoff frequency of the i-th stage filter.
また、本発明に係る地震動計測装置は、前記傾斜角決定手段における重力加速度と傾斜角の決定は、式(40)、式(41)、式(42)、式(43)で行うことを特徴とする。 Further, the seismic motion measuring device according to the present invention is characterized in that the gravitational acceleration and the inclination angle in the inclination angle determining means are determined by the equations (40), (41), (42) and (43). And.
ここで、
kは時間ステップ数、
SX[k]、SY[k]、SZ[k]は平滑化時系列、
S[k]は重力加速度時系列、
β[k]、γ[k]は傾斜角時系列、
である。
here,
k is the number of time steps,
S X [k], S Y [k], S Z [k] are smoothing time series,
S [k] is the gravitational acceleration time series,
β [k] and γ [k] are tilt angle time series,
Is.
また、本発明に係る地震動計測装置は、前記傾斜角判定手段における重力加速度と傾斜角の妥当性の判定では、式(1)、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、式(6)のいずれかを満たす場合に異常と判定することを特徴とする。 Further, in the seismic motion measuring device according to the present invention, in the determination of the validity of the gravitational acceleration and the inclination angle in the inclination angle determining means, the equation (1), the equation (2), the equation (3), the equation (4), the equation. It is characterized in that it is determined to be abnormal when either (5) or (6) is satisfied.
kは時間ステップ数、
S0、β0、γ0、Sth、βth、γth、ΔSth、Δβth、Δγthは判定に用いる閾値、
ΔTは時系列のサンプリング間隔、
である。
k is the number of time steps,
S 0 , β 0 , γ 0 , S th , β th , γ th , ΔS th , Δβ th , Δγ th are threshold values used for judgment.
ΔT is the time-series sampling interval,
Is.
また、本発明に係る地震動計測装置は、前記傾斜補正手段における傾斜補正は、式(44)、式(45)、式(46)で行うことを特徴とする。 Further, the seismic motion measuring device according to the present invention is characterized in that the tilt correction in the tilt correction means is performed by the formulas (44), (45), and (46).
ここで、
kは時間ステップ数、
AX[k]、AY[k]、AZ[k]は地動加速度時系列、
AH1[k]、AH2[k]、AUD[k]は傾斜補正済み加速度時系列、
β[k]、γ[k]は傾斜角時系列、
である。
here,
k is the number of time steps,
A X [k], A Y [k], A Z [k] are the ground motion acceleration time series,
A H1 [k], A H2 [k], A U D [k] are tilt-corrected acceleration time series,
β [k] and γ [k] are tilt angle time series,
Is.
また、本発明に係る地震動計測装置は、前記傾斜補正手段における傾斜補正は、式(40)、式(41)、式(47)、式(52)、式(53)、式(54)で行うことを特徴とする。 Further, in the seismic motion measuring device according to the present invention, the inclination correction in the inclination correction means is performed by the equations (40), (41), (47), (52), (53) and (54). It is characterized by doing.
ここで、
kは時間ステップ数、
AX[k]、AY[k]、AZ[k]は地動加速度時系列、
AH1[k]、AH2[k]、AUD[k]は傾斜補正済み加速度時系列、
SX[k]、SY[k]、SZ[k]は平滑化時系列、
である。
here,
k is the number of time steps,
A X [k], A Y [k], A Z [k] are the ground motion acceleration time series,
A H1 [k], A H2 [k], A U D [k] are tilt-corrected acceleration time series,
S X [k], S Y [k], S Z [k] are smoothing time series,
Is.
また、本発明に係る地震動計測システムは、前記地震動計測装置を用いた地震動計測システムであって、通信ネットワークに通信可能に接続され、地震動を計測する複数の地震計と、前記複数の地震計で計測された地動加速度を、前記通信ネットワークを介して前記地震動計測装置で取得し、前記地震動計測装置の前記傾斜補正手段で取得された地動加速度の傾斜補正を行うことを特徴とする。 Further, the seismic motion measurement system according to the present invention is a seismic motion measurement system using the seismic motion measuring device, and is connected to a communication network so as to be communicable, and has a plurality of seismographs for measuring seismic motion and the plurality of seismographs. It is characterized in that the measured ground motion acceleration is acquired by the seismic motion measuring device via the communication network, and the tilt correction of the ground motion acceleration acquired by the tilt correction means of the seismic motion measuring device is performed.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、直交3成分の地動加速度時系列を取得する地動加速度時系列取得ステップと、前記地動加速度時系列を平滑化処理し、平滑化時系列を得る平滑化ステップと、前記平滑化時系列から重力加速度と傾斜角を決定し、重力加速度時系列と傾斜角時系列を得る傾斜角決定ステップと、前記重力加速度時系列と前記傾斜角時系列について、妥当性の判定を行う傾斜角判定ステップと、前記傾斜角時系列を用いて、前記地動加速度時系列の傾斜補正を行い、傾斜補正済み加速度時系列を得る傾斜補正ステップと、を備えることを特徴とする。 Further, the inclination correction method of the seismometer according to the present invention includes a ground motion acceleration time series acquisition step for acquiring a ground motion acceleration time series of three orthogonal components and a smoothing process for smoothing the ground motion acceleration time series to obtain a smoothed time series. Regarding the smoothing step, the tilt angle determination step in which the gravity acceleration and the tilt angle are determined from the smoothing time series and the gravity acceleration time series and the tilt angle time series are obtained, and the gravity acceleration time series and the tilt angle time series. It is characterized by including a tilt angle determination step for determining validity and a tilt correction step for obtaining a tilt-corrected acceleration time series by performing tilt correction of the ground motion acceleration time series using the tilt angle time series. And.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、前記平滑化ステップにおける平滑化処理は、多段のローパスフィルタ処理であることを特徴とする。 Further, the method for correcting the inclination of a seismograph according to the present invention is characterized in that the smoothing process in the smoothing step is a multi-stage low-pass filter process.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、多段のローパスフィルタ処理をM次の無
限インパルス応答フィルタをN段縦列接続した多段フィルタを用いて、式(7)で行うこ
とを特徴とする。
The method for correcting the inclination of the seismograph according to the present invention is characterized in that the multi-stage low-pass filter processing is performed by the equation (7) using a multi-stage filter in which M-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns. ..
ここで、
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Mはフィルタの次数、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。
here,
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
M is the order of the filter,
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、多段のローパスフィルタ処理をM次の無
限インパルス応答フィルタをN段縦列接続した多段フィルタを用いて、式(34)で行う
ことを特徴とする。
The method for correcting the inclination of the seismograph according to the present invention is characterized in that the multi-stage low-pass filter processing is performed by the equation (34) using a multi-stage filter in which M-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns. ..
ここで、
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Mはフィルタの次数、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。
here,
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
M is the order of the filter,
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、1次の無限インパルス応答フィルタをN
段縦列接続した多段フィルタの演算として、式(28)、式(29)を用いることを特徴とする。
k=0の場合
Further, in the seismograph tilt correction method according to the present invention, a first-order infinite impulse response filter is used.
Eqs. (28) and (29) are used as the calculation of the multi-stage filter connected in columns.
When k = 0
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、2次の無限インパルス応答フィルタをN
段縦列接続した多段フィルタの演算として、式(31)、式(32)、式(33)を用いることを特徴とする。
k=0の場合
Further, in the seismograph tilt correction method according to the present invention, a second-order infinite impulse response filter is used.
Eqs. (31), (32), and (33) are used as the calculation of the multi-stage filter connected in columns.
When k = 0
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、1次の無限インパルス応答フィルタをN
段縦列接続した多段フィルタの係数として、式(10)を用いることを特徴とする。
Further, in the seismograph tilt correction method according to the present invention, a first-order infinite impulse response filter is used.
Eq. (10) is used as the coefficient of the multi-stage filter connected in columns.
段縦列接続した多段フィルタの係数として、式(11)を用いることを特徴とする。
Eq. (11) is used as the coefficient of the multi-stage filter connected in columns.
ωi=2πfi、
fiはi段目のフィルタのカットオフ周波数、
hiはi段目のフィルタのダンピング
である。
ω i = 2πf i ,
f i is the cutoff frequency of the i-th stage filter,
h i is the damping of the i-th stage filter.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、2次の無限インパルス応答フィルタをN
段縦列接続した多段フィルタの係数として、式(12)を用いることを特徴とする。
Further, in the seismograph tilt correction method according to the present invention, a second-order infinite impulse response filter is used.
Eq. (12) is used as the coefficient of the multi-stage filter connected in columns.
ωi=2πfi、
fiはi段目のフィルタのカットオフ周波数、
hiはi段目のフィルタのダンピング
である。
ω i = 2πf i ,
f i is the cutoff frequency of the i-th stage filter,
h i is the damping of the i-th stage filter.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、フィルタの段数としてN=4を用い、i段目のフィルタのカットオフ周波数としてfi=0.01Hzを用いることを特徴とする。 The method for correcting the inclination of the seismograph according to the present invention is characterized in that N = 4 is used as the number of stages of the filter and f i = 0.01 Hz is used as the cutoff frequency of the i-th stage filter.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、前記傾斜角決定ステップにおける重力加速度と傾斜角の決定は、式(40)、式(41)、式(42)、式(43)で行うことを特徴とする。 Further, in the inclination correction method of the seismograph according to the present invention, the gravitational acceleration and the inclination angle in the inclination angle determination step are determined by the equations (40), (41), (42), and (43). It is characterized by that.
ここで、
kは時間ステップ数、
SX[k]、SY[k]、SZ[k]は平滑化時系列、
S[k]は重力加速度時系列、
β[k]、γ[k]は傾斜角時系列、
である。
here,
k is the number of time steps,
S X [k], S Y [k], S Z [k] are smoothing time series,
S [k] is the gravitational acceleration time series,
β [k] and γ [k] are tilt angle time series,
Is.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、前記傾斜角判定ステップにおける重力加速度と傾斜角の妥当性の判定では、式(1)、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、式(6)のいずれかを満たす場合に異常と判定することを特徴とする。 Further, in the inclination correction method of the seismograph according to the present invention, in the determination of the validity of the gravitational acceleration and the inclination angle in the inclination angle determination step, the equations (1), (2), (3), and (4) are used. ), Eq. (5), and Eq. (6) are satisfied, it is determined to be abnormal.
kは時間ステップ数、
S0、β0、γ0、Sth、βth、γth、ΔSth、Δβth、Δγthは判定に用いる閾値、
ΔTは時系列のサンプリング間隔、
である。
k is the number of time steps,
S 0 , β 0 , γ 0 , S th , β th , γ th , ΔS th , Δβ th , Δγ th are threshold values used for judgment.
ΔT is the time-series sampling interval,
Is.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、前記傾斜補正ステップにおける傾斜補正は、式(44)、式(45)、式(46)で行うことを特徴とする。 Further, the inclination correction method of the seismograph according to the present invention is characterized in that the inclination correction in the inclination correction step is performed by the equations (44), (45) and (46).
ここで、
kは時間ステップ数、
AX[k]、AY[k]、AZ[k]は地動加速度時系列、
AH1[k]、AH2[k]、AUD[k]は傾斜補正済み加速度時系列、
β[k]、γ[k]は傾斜角時系列、
である。
here,
k is the number of time steps,
A X [k], A Y [k], A Z [k] are the ground motion acceleration time series,
A H1 [k], A H2 [k], A U D [k] are tilt-corrected acceleration time series,
β [k] and γ [k] are tilt angle time series,
Is.
また、本発明に係る地震計の傾斜補正方法は、前記傾斜補正ステップにおける傾斜補正は、式(40)、式(41)、式(47)、式(52)、式(53)、式(54)で行う
ことを特徴とする。
Further, in the seismograph tilt correction method according to the present invention, the tilt correction in the tilt correction step is performed by the formula (40), the formula (41), the formula (47), the formula (52), the formula (53), and the formula ( It is characterized in that it is performed in 54).
ここで、
kは時間ステップ数、
AX[k]、AY[k]、AZ[k]は地動加速度時系列、
AH1[k]、AH2[k]、AUD[k]は傾斜補正済み加速度時系列、
SX[k]、SY[k]、SZ[k]は平滑化時系列、
である。
here,
k is the number of time steps,
A X [k], A Y [k], A Z [k] are the ground motion acceleration time series,
A H1 [k], A H2 [k], A U D [k] are tilt-corrected acceleration time series,
S X [k], S Y [k], S Z [k] are smoothing time series,
Is.
本発明に係る地震動計測装置、地震動計測システム及び地震計の傾斜補正方法は、傾斜角決定手段(ステップ)から送られた前記傾斜角時系列を用いて、地動加速度時系列取得手段(ステップ)から送られた地動加速度時系列の傾斜補正を行い、傾斜補正済み加速度時系列を得る傾斜補正手段(ステップ)を備えており、このような本発明に係る地震動計測装置、地震動計測システム及び地震計の傾斜補正方法によれば、傾斜補正手段(ステップ)によって、地動加速度時系列の傾斜補正を、サンプリング周波数の時間間隔で行うことが可能となり、迅速的確な警報処理に資することができる。また、本発明によれば、移動平均や移動中央値等の手法を用いて連続的に行う必要がなく、計算のために必要となる
処理や記憶容量が過大になることがない。
The tilt correction method of the seismic motion measuring device, the seismic motion measuring system, and the seismograph according to the present invention uses the tilt angle time series sent from the tilt angle determining means (step) from the ground motion acceleration time series acquisition means (step). A tilt correction means (step) for correcting the tilt of the sent ground motion acceleration time series and obtaining the tilt-corrected acceleration time series is provided, and the seismic motion measuring device, the seismic motion measuring system, and the seismograph according to the present invention are provided. According to the inclination correction method, the inclination correction means (step) makes it possible to perform the inclination correction of the ground motion acceleration time series at the time interval of the sampling frequency, which can contribute to quick and accurate alarm processing. Further, according to the present invention, it is not necessary to continuously perform using a method such as a moving average or a moving median, and the processing and the storage capacity required for the calculation are not excessive.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る地震動計測装置10の主要構成を示す図である。図中、10は地震動計測装置、100は処理部、110は制御・演算部、115は計測部、120は傾斜補正部、130は警報処理部、150は電源装置、20は地震計筐体、25はX軸成分加速度計、26はY軸成分加速度計、27はZ軸成分加速度計である。
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of the seismic
地震動計測装置10は、地震計筐体20のX軸成分加速度計25、Y軸成分加速度計26、Z軸成分加速度計27で計測した加速度を、各成分AD変換器(35、36、37)を介して、処理部100の制御・演算部110に入力することで、地震動を計測する。また、地震動計測装置10は、遠隔地にある地震計200で計測された地震動を、通信ネットワークNを介して入力とすることもできる。(図8に示す例参照。)
本実施形態では地震計筐体20は海底面に設置されケーブル40で計測部115と接続される例に基づき説明を行うが、本発明に係る地震動計測装置10においては、地震計筐体20が陸上に設置されているような形態も扱い得るものである。
The seismic
In the present embodiment, the
計測部115には、例えばサンプリング間隔ΔT=0.01秒(サンプリング周波数100Hz)で地震計筐体20の各加速度計で計測された地動加速度時系列が入力される。また、計測部115は、地動加速度時系列を傾斜補正部120に送信する。
For example, the ground motion acceleration time series measured by each accelerometer of the
処理部100は、電源装置150により駆動される制御・演算部110を有する。本実施形態の制御・演算部110は、地動加速度時系列の入出力をおこなう計測部115、地動加速度時系列の傾斜補正を行う傾斜補正部120、及び計測された地動加速度時系列を用いて警報を処理する警報処理部130を有する。
The
制御・演算部110は、時刻校正部147を介して、時刻を正確に知るためにGNSS(Global Navigation Satellite System)信号を入力している。また、算出した各算出値等を、通信部141を通じて送受信することが可能である。さらに、警報出力部145を介し
て、地震の発生を知らせる表示または警報を出力することも可能である。
The control /
図2は、本発明の実施形態に係る地震動計測装置10の傾斜補正部120の主要構成を示す図である。図中、121は地動加速度時系列取得手段、122は平滑化手段、125は傾斜角決定手段、126は傾斜角判定手段、128は傾斜補正手段をそれぞれ示している。
FIG. 2 is a diagram showing a main configuration of an
傾斜補正部120において、地動加速度時系列取得手段121は、直交3成分の地動加速度時系列を取得し、地動加速度時系列を平滑化手段122と傾斜補正手段128に送る。
In the
また、平滑化手段122は、地動加速度時系列取得手段121から送られた地動加速度時系列を平滑化処理し、平滑化時系列を得て、傾斜角決定手段125に送る。
Further, the smoothing means 122 smoothes the ground motion acceleration time series sent from the ground motion acceleration time series acquisition means 121, obtains the smoothing time series, and sends it to the inclination
また、傾斜角決定手段125は、平滑化手段122から送られた平滑化時系列から重力加速度と傾斜角を決定し、重力加速度時系列と傾斜角時系列を得て、傾斜角判定手段126と傾斜補正手段128に送る。
Further, the tilt angle determining means 125 determines the gravitational acceleration and the tilt angle from the smoothing time series sent from the smoothing means 122, obtains the gravitational acceleration time series and the tilt angle time series, and obtains the tilt
また、傾斜角判定手段126は、傾斜角決定手段125から送られた重力加速度時系列と傾斜角時系列の値について、妥当性の判定を行う。
Further, the tilt angle determining means 126 determines the validity of the values of the gravitational acceleration time series and the tilt angle time series sent from the tilt
また、傾斜補正手段128は、傾斜角決定手段125から送られた傾斜角時系列を用いて、地動加速度時系列取得手段121から送られた地動加速度時系列の傾斜補正を行い、傾斜補正済み加速度時系列を得て、出力する。 Further, the inclination correction means 128 uses the inclination angle time series sent from the inclination angle determining means 125 to perform inclination correction of the ground movement acceleration time series sent from the ground motion acceleration time series acquisition means 121, and the inclination corrected acceleration. Obtain a time series and output it.
次に、このような地震動計測装置10の傾斜補正部120で行われる傾斜補正の演算方法について説明する。
Next, the calculation method of the tilt correction performed by the
図3は、本実施形態の傾斜補正部120での傾斜補正演算方法のアルゴリズムを示すフローチャートである。傾斜補正部120は、上記の演算を図3に示すフローチャートに示す各ステップで実現する。
FIG. 3 is a flowchart showing an algorithm of the inclination correction calculation method in the
まず、ステップ1で、X軸成分加速度計25、Y軸成分加速度計26、Z軸成分加速度計27から直交する3成分の地動加速度時系列AX[k]、AY[k]、AZ[k]を取得する(ST1)。ここでkは時間ステップとする。時系列のサンプリング間隔ΔTは本実施形態では0.01秒(サンプリング周波数100Hz)である。
First, in
図4は、本実施形態の地震計筐体20搭載の各地震計の計測軸を示す図である。本実施形態のケーブル式の海底地震計は図4に示すように、筒型の耐圧容器(地震計筐体20)にX軸、Y軸、 Z軸の3方向に感度軸を持つ3成分の加速度計が搭載されている。
FIG. 4 is a diagram showing measurement axes of each seismograph mounted on the
X軸は地震計筐体20の長軸方向(ケーブル軸)に一致しており、X軸、Y軸、Z軸は互いに直交して右手系を構成している。AX[k]、AY[k]、AZ[k]は、それぞれ、X軸、Y軸、Z軸方向の地動加速度時系列である。
The X-axis coincides with the major axis direction (cable axis) of the
なお、3成分の加速度計が左手系を構成している場合は、Z軸成分の極性を反転させ右手系に変換することが可能である。これは、左手系で計測された地動加速度時系列をBX[k]
、BY[k]、BZ[k]として、AX[k]=BX[k]、AY[k]=BY[k]、AZ[k]=−BZ[k]とすればよい。
If the three-component accelerometer constitutes a left-handed system, it is possible to invert the polarity of the Z-axis component and convert it to a right-handed system. This is the time series of ground motion acceleration measured by the left-handed system B X [k]
, B Y [k], B Z [k], A X [k] = B X [k], A Y [k] = B Y [k], A Z [k] = −B Z [k] And it is sufficient.
続いて、ステップ2で、後述する演算Aで定めるフィルタ処理を行い、地動加速度時系
列AX[k]、AY[k]、AZ[k]から、平滑化時系列SX[k]、SY[k]、SZ[k]を得る(ST2)。
Subsequently, in step 2, the filtering process specified by the calculation A described later is performed, and the smoothing time series S X [k] is obtained from the ground motion acceleration time series A X [k], A Y [k], and A Z [k]. , S Y [k], S Z [k] (ST2).
続いて、ステップ3で、後述する演算Bに従い、平滑化時系列SX[k]、SY[k]、SZ[k]から傾斜角時系列β[k]、γ[k]を得る(ST3)。 Subsequently, in step 3, according to the operation B described later, the inclination angle time series β [k] and γ [k] are obtained from the smoothing time series S X [k], S Y [k], and S Z [k]. (ST3).
続いて、ステップ4で、重力加速度時系列S[k]と、傾斜角時系列β[k]、γ[k]の妥当性を判定する(ST4)。S[k]は、その場所での重力加速度であり、標準重力加速度と大きく
相違することは起こりにくい。そこで、本実施形態では、求められた重力加速度が、標準重力加速度と大きな相違があると判定される場合には妥当性を欠くものと判定している。
Subsequently, in step 4, the validity of the gravitational acceleration time series S [k] and the inclination angle time series β [k] and γ [k] is determined (ST4). S [k] is the gravitational acceleration at that location, and it is unlikely that it will differ significantly from the standard gravitational acceleration. Therefore, in the present embodiment, it is determined that the obtained gravitational acceleration lacks validity when it is determined that there is a large difference from the standard gravitational acceleration.
β[k]は、地震計筐体のpitch角であり海底面の傾斜角にほぼ沿うため大きな角度となることは起こりにくい。そこで、本実施形態では、このpitch角が大きな角度となった場合
に、妥当性を欠くものと判定している。
β [k] is the pitch angle of the seismograph housing and is almost along the inclination angle of the seafloor, so it is unlikely that it will be a large angle. Therefore, in the present embodiment, when this pitch angle becomes a large angle, it is determined that the validity is lacking.
また、γ[k]は地震計筐体のroll角であり設置初期のroll角から大きく回転することは
起こりにくい。そこで、求められるγ[k]が、設置初期のroll角から大きく相違している
場合、妥当性を欠くものと判定している。
In addition, γ [k] is the roll angle of the seismograph housing, and it is unlikely that it will rotate significantly from the roll angle at the initial stage of installation. Therefore, if the required γ [k] is significantly different from the roll angle at the initial stage of installation, it is judged to be invalid.
また、S[k]、β[k]、γ[k]ともに時間的に急激に変化することは起こりにくい。 Moreover, it is unlikely that S [k], β [k], and γ [k] all change rapidly with time.
上記のような各観点から、本実施形態では、下記の式のいずれかを満たす場合に異常と判定して警告を発する。 From each of the above viewpoints, in the present embodiment, when any of the following equations is satisfied, it is determined to be abnormal and a warning is issued.
ここで、Sth、βth、γth、ΔSth、Δβth、Δγthは判定に用いる閾値である。実施例では、S0は標準重力加速度(980.665gal)、β0、γ0は、従来方法で求めた設置初期の角度とし、Sthは10gal、βth、γthは、45度、ΔSthは1gal毎秒、Δβth、Δγthは、1度毎秒とした。このように本実施形態では、重力加速度時系列と傾斜角時系列の妥当性を判定することが可能なので、傾斜補正が正しく行われたかを検証することが可能となる。 Here, S th , β th , γ th , ΔS th , Δβ th , and Δγ th are threshold values used for determination. In the examples, S 0 is the standard gravity acceleration (980.665 gal), β 0 and γ 0 are the initial angles of installation obtained by the conventional method, S th is 10 gal, β th and γ th are 45 degrees, and ΔS th. Was 1 gal per second, and Δβ th and Δγ th were 1 degree per second. As described above, in the present embodiment, since it is possible to determine the validity of the gravitational acceleration time series and the inclination angle time series, it is possible to verify whether the inclination correction is performed correctly.
続いて、ステップ5で、後述する演算Cに従い、地動加速度時系列AX[k]、AY[k]、AZ[k]と傾斜角時系列β[k]、γ[k]から、傾斜補正済み加速度時系列AH1[k]、AH2[k]、AUD[k]を得る(ST5)。 Then, in step 5, according to the calculation C described later, from the ground motion acceleration time series A X [k], A Y [k], A Z [k] and the inclination angle time series β [k], γ [k], Obtain the tilt-corrected acceleration time series A H1 [k], A H2 [k], and A U D [k] (ST5).
ここで、AH1[k]、AH2[k]は水平面内にあるH1軸、H2軸方向の傾斜補正済み加速度時系列であり、AUD[k]は鉛直軸(UD軸)方向の傾斜補正済み加速度時系列である。このようにして、地震計筐体20が仮想的に水平に設置された状態にある場合の地動加速度時系列を得て、傾斜補正演算が完了する。
Here, A H1 [k] and A H2 [k] are tilt-corrected acceleration time series in the horizontal plane, and A UD [k] is tilt in the vertical axis (UD axis) direction. Corrected acceleration time series. In this way, the tilt correction calculation is completed by obtaining the time series of ground motion acceleration when the
次に演算Aについて説明する。平滑化処理は、地動加速度時系列AX[k]、AY[k]、AZ[k]を入力として、平滑化時系列SX[k]、SY[k]、SZ[k]を出力とするローパスフィルタ処理とし
て行う。
Next, operation A will be described. The smoothing process uses the ground motion acceleration time series A X [k], A Y [k], and A Z [k] as inputs, and the smoothing time series S X [k], S Y [k], and S Z [k]. ] Is output as a low-pass filter process.
本実施形態では、平滑化時系列を得るためのローパスフィルタとして、M次の無限イン
パルス応答フィルタをN段縦列接続した多段フィルタを用いる。このフィルタのi段目の処理は、Xi[k]をi段目のフィルタ処理への入力時系列、Xi+1[k]をi段目のフィルタ処理からの出力時系列として、下記の数式に従い実現することができる。
In this embodiment, as a low-pass filter for obtaining a smoothing time series, a multi-stage filter in which M-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns is used. The i-th stage processing of this filter is as follows, with X i [k] as the input time series for the i-th stage filter processing and X i + 1 [k] as the output time series from the i-th stage filter processing. It can be realized according to the formula of.
入力がX1[k]= AX[k]のとき、出力はSX[k]=XN+1[k] 、
入力がX1[k]=AY[k]のとき、出力はSY[k]=XN+1[k] 、
入力がX1[k]=AZ[k]のとき、出力はSZ[k]=XN+1[k] 、
となる。
When the input is X 1 [k] = A X [k], the output is S X [k] = X N + 1 [ k],
When the input is X 1 [k] = A Y [k], the output is S Y [k] = X N + 1 [k],
When the input is X 1 [k] = A Z [k], the output is S Z [k] = X N + 1 [k],
Will be.
ここで、式(8)と式(9)のフィルタ係数としては、1次フィルタ(M=1)の場合は
、fiをi段目のフィルタのカットオフ周波数とすれば、
Here, as the filter coefficients of Eqs. (8) and (9), in the case of the first-order filter (M = 1), if f i is the cutoff frequency of the i-th stage filter,
ングとすれば、
図5は、本実施形態の平滑化手段122でのAX[k]からSX[k]を得る多段フィルタの処理を示すフローチャートである。平滑化手段122は、上記の計算を図5に示すフローチャートに示す各ステップで実現する。 FIG. 5 is a flowchart showing the processing of the multi-stage filter for obtaining S X [k] from A X [ k] in the smoothing means 122 of the present embodiment. The smoothing means 122 realizes the above calculation in each step shown in the flowchart shown in FIG.
図5のフローチャートにおいて、まず、ステップ11で、多段フィルタへの入力処理として In the flowchart of FIG. 5, first, in step 11, as an input process to the multi-stage filter.
次に、ステップ12で、1段目のフィルタ処理として、
Next, in
次に、ステップ13で、2段目のフィルタ処理として、
Next, in
次に、ステップ14で、3段目のフィルタ処理として、
Next, in
次に、ステップ15で、4段目のフィルタ処理として、 Next, in step 15, as the fourth-stage filtering process,
最後に、ステップ16で、多段フィルタからの出力処理として Finally, in step 16, as output processing from the multi-stage filter
なお、X1[k−1]、X2[k−1]、X3[k−1]、X4[k−1]、X5[k−1]、は時間ステップk−1の処理において既知となっている。 Note that X 1 [k−1], X 2 [k−1], X 3 [k−1], X 4 [k−1], and X 5 [k−1] are the processes of the time step k−1. It is known in.
フィルタ係数は、 The filter coefficient is
以上の処理を時間ステップ毎に行う。このようにすると地動加速度時系列AX[k]から平
滑化時系列SX[k]を得ることができる。AY[k]、AZ[k]からSY[k]、SZ[k]を得る場合につい
ても同様である。本実施形態では、多段フィルタの入力X1[k]から出力X5[k]を得るためには、X1[k−1]、X2[k−1]、X3[k−1]、X4[k−1]、X5[k−1]、の5個の値を記憶しておくだ
けでよいので、ハードウエアにおける必要な記憶容量の削減が可能である。
The above processing is performed for each time step. In this way, the smoothing time series S X [k] can be obtained from the ground motion acceleration time series A X [k]. The same applies to the case of obtaining S Y [k] and S Z [k] from A Y [k] and A Z [k]. In this embodiment, in order to obtain the output X 5 [k] from the input X 1 [k] of the multi-stage filter , X 1 [k−1], X 2 [k−1], X 3 [k−1] Since it is only necessary to store the five values of, X 4 [k−1], and X 5 [k−1], it is possible to reduce the storage capacity required in the hardware.
ここで、地震動計測装置10の地震計筐体20を初期に起動した際における処理について説明する。
Here, the processing when the
1次フィルタ(M=1)の場合、装置の起動時、すなわち時間ステップk=0において必要と
なる値のうち、Xi[-1],Xi+1[-1]は未知である。また、2次フィルタ(M=2)の場合、時間ステップk=0において必要となる値のうち、Xi[-1],Xi[-2],Xi+1[-1],Xi+1[-2]が未知である。
In the case of the first-order filter (M = 1), among the values required at the time of starting the device, that is, at the time step k = 0, X i [-1] and X i + 1 [-1] are unknown. In the case of a second-order filter (M = 2), among the values required in time step k = 0, X i [-1], X i [-2], X i + 1 [-1], X i + 1 [-2] is unknown.
このような場合、従来は、斎藤(1978)「漸化式ディジタル・フィルターの自動設計」のP115. サブルーチン(recfil)で行っているように、未知の値を全て0と置くことが行われてきた。(非特許文献4:斎藤「漸化式ディジタル・フィルターの自動設計」、物理探鉱、32, 240--263. 参照。)
これは、
M=1のときは、フィルタ演算を
k=0の場合
In such a case, conventionally, all unknown values have been set to 0 as described in P115. Subroutine (recfil) of Saito (1978) "Automatic design of recurrence digital filter". It was. (See Non-Patent Document 4: Saito, "Automatic Design of Recurrence Digital Filters," Geophysical Exploration, 32, 240--263.)
this is,
When M = 1, when the filter operation is k = 0
また、
M=2のときは、フィルタ演算を
k=0の場合
Also,
When M = 2, when the filter operation is k = 0
さらには、式(7)に換えて、 Furthermore, instead of equation (7),
しかしながら、本実施形態で行うような、時定数の長い平滑化処理の場合は未知の値を0とおくとフィルタの初期応答が静定するまでの時間が長くかかる。これは警報処理を即
時に開始するためには好ましくない。そのため、本実施形態では、値が未知のXi[-1]、Xi[-2]をXi[0]に等しいと仮定する。また、Xi+1[-1]、Xi+1[-2]がXi+1[0]に等しいことを仮定する。
However, in the case of smoothing processing having a long time constant as performed in the present embodiment, if an unknown value is set to 0, it takes a long time for the initial response of the filter to settle. This is not preferable for immediately starting the alarm processing. Therefore, in this embodiment, it is assumed that X i [-1] and X i [-2] whose values are unknown are equal to X i [0]. We also assume that X i + 1 [-1] and X i + 1 [-2] are equal to X i + 1 [0].
これは、
M=1のときは、フィルタ演算を
this is,
When M = 1, perform filter operation
k=0の場合
When k = 0
また、
M=2のときは、フィルタ演算を
Also,
When M = 2, filter operation
k=0の場合
When k = 0
さらには、式(7)に換えて、 Furthermore, instead of equation (7),
として実行することもできる。 It can also be executed as.
図9は、未知の値を0に初期化する従来方法での平滑化と本実施形態の初期化による平
滑化の結果を比較した図である。これによれば、本実施形態の方法ではフィルタの初期応答が静定するまでの時間が短縮されているのがわかる。
FIG. 9 is a diagram comparing the results of smoothing by the conventional method of initializing an unknown value to 0 and smoothing by initialization of the present embodiment. According to this, it can be seen that in the method of the present embodiment, the time until the initial response of the filter is settled is shortened.
次に演算Bについて説明する。 Next, operation B will be described.
ケーブル式の海底地震計は図4に示すように、筒型の耐圧容器(地震計筐体20)にX
軸、Y軸、Z軸の3方向に感度軸を持つ3成分の加速度計が搭載されている。X軸は地震計
筐体20の長軸方向(ケーブル軸)に一致しており、X軸、Y軸、Z軸は互いに直交して右
手系を構成している。
As shown in FIG. 4, the cable-type submarine seismograph is X in a tubular pressure-resistant container (seismometer housing 20).
It is equipped with a three-component accelerometer that has sensitivity axes in the three directions of axis, Y axis, and Z axis. The X-axis coincides with the major axis direction (cable axis) of the
図6は、本実施形態の地震計筐体20の傾斜補正前と傾斜補正後の計測軸を説明する図である。ここで、傾斜補正済みの状態(状態A)として、3成分の加速度計の各計測軸を
、図6の(1)のように配置する。すなわち、X軸は水平面内にある基準軸H1軸に一致さ
せ、Z軸は上向きを正として鉛直方向(UD軸)に一致させる。このときY軸は水平面内にあるH2軸と一致する。なお、ここでX, Y, Zの各軸は、座標系ではなく地震計筐体20に固
定されているものとする。
FIG. 6 is a diagram illustrating measurement axes before and after tilt correction of the
次に、状態AからY軸回りにβ[k]回転させた状態として図6の(2)に示した状態Bを考える。ここで、Y軸回りの回転角であるβ[k]は時間ステップkでの地震計筐体20の水平面からの傾斜角(pitch角)である。さらに、状態BからX軸回りにγ[k]回転させた状態として図6の(3)に示した状態Cを考える。ここで、X軸回りの回転角であるγ[k]
は時間ステップkでの地震計筐体20の長軸回りの回転角(roll角)である。なお、Z軸回
りの回転角は常に0とする。状態Cが傾斜補正を行っていない状態に相当する。
Next, consider the state B shown in FIG. 6 (2) as a state in which the state A is rotated by β [k] around the Y axis. Here, β [k], which is the rotation angle around the Y-axis, is the inclination angle (pitch angle) of the
Is the rotation angle (roll angle) around the long axis of the
状態Aから状態Cへは、はじめにY軸回りにβ[k]回転、つぎにX軸回りにγ[k]回転する
ことで遷移する。したがって、AX[k]、AY[k]、AZ[k]をX, Y, Z軸方向の加速度時系列、AH1[k]、AH2[k]、AUD[k]をH1, H2, UD軸方向の加速度時系列とすれば、回転行列を用いて、
The transition from state A to state C is made by first rotating β [k] around the Y axis and then γ [k] around the X axis. Therefore, A X [k], A Y [k], A Z [k] are the acceleration time series in the X, Y, Z axis directions, A H1 [k], A H2 [k], A U D [k]. Assuming that the acceleration time series is in the H1, H2, and UD axis directions, the rotation matrix is used.
ただし、 However,
により変換がなされる。また、状態Cから状態Aへは、はじめにX軸回りに−γ[k]回転、
次にY軸回りに−β[k]回転することで遷移する。したがって、
Is converted by. Also, from state C to state A, first, -γ [k] rotation around the X axis,
Next, the transition is made by rotating −β [k] around the Y axis. Therefore,
により変換がなされる。 Is converted by.
海底地震計(地震計筐体20)のセンサとして3軸の加速度計が使用されている場合は
、加速度計で重力加速度が計測されることを利用して設置傾斜角を求めることが可能である。
When a 3-axis accelerometer is used as a sensor for the submarine seismograph (seismometer housing 20), it is possible to obtain the installation tilt angle by using the gravitational acceleration measured by the accelerometer. ..
地動加速度時系列AX[k]、AY[k]、AZ[k]を平滑化した平滑化時系列SX[k]、SY[k]、SZ[k]からは振動成分が除去されるため、重力加速度の影響のみが残る。この時は式(38)と(AH1[k]=0、AH2[k]=0、AUD[k]=AG)から下記が成り立つ。 Ground motion acceleration time series A X [k], A Y [k], A Z [k] smoothed smoothing time series S X [k], S Y [k], S Z [k] from the vibration component Is removed, so only the effect of gravitational acceleration remains. At this time, the following holds from equations (38) and (A H1 [k] = 0, A H2 [k] = 0, A UD [k] = AG ).
ここで、AGはその場所での重力加速度であり、 Where A G is the gravitational acceleration at that location,
で、算出できる。
このとき、
Can be calculated with.
At this time,
とすれば、式(36)、式(37)、式(39)、式(40)、式(41)により、 Then, according to the equation (36), the equation (37), the equation (39), the equation (40), and the equation (41),
となる。 Will be.
なお、式(43)は4象限逆正接関数(atan2)を用いればγ[k]=atan2(GY,GZ)として求められる。β[k]は−π/2からπ/2、γ[k]は−πからπまでの値をとるものとする。 Equation (43) can be obtained as γ [k] = atan2 (G Y , G Z ) by using the 4-quadrant inverse tangent function (atan2). It is assumed that β [k] takes a value from −π / 2 to π / 2 and γ [k] takes a value from −π to π.
このようにして、を式(40)、式(41)、式(42)、式(43)を用いてS[k]、β[k]、γ[k]が、SX[k]、SY[k]、SZ[k]から計算される。 In this way, using Eqs. (40), (41), (42), and (43), S [k], β [k], and γ [k] are S X [k], Calculated from S Y [k] and S Z [k].
次に演算Cについて説明する。
連続的にβ[k]とγ[k]を求めることができれば、式(38)により連続的に傾斜補正を行うことができる。
Next, the operation C will be described.
If β [k] and γ [k] can be continuously obtained, the inclination can be continuously corrected by the equation (38).
式(36)、式(37)、式(38)から、 From equation (36), equation (37), equation (38),
となる。 Will be.
また、 Also,
とすれば、 given that,
から、式(44)、数式(45)、式(46)を、 From, formula (44), formula (45), formula (46),
と、β[k]とγ[k]を用いずに表現することもできる。 And can be expressed without using β [k] and γ [k].
このようにして、式(44)、式(45)、式(46)を用いれば、地動加速度時系列AX[k]、AY[k]、AZ[k]と傾斜角時系列β[k]、γ[k]から、傾斜補正済み加速度時系列AH1[k]、AH2[k]、AUD[k]を得ることができる。 In this way, using equations (44), (45), and (46), the ground motion acceleration time series A X [k], A Y [ k], A Z [k] and the inclination angle time series β From [k] and γ [k], the tilt-corrected acceleration time series A H1 [k], A H2 [k], and A U D [k] can be obtained.
また、式(52)、式(53)、式(54)を用いれば、地動加速度時系列AX[k]、AY[k]、AZ[k]と平滑化時系列SX[k]、SY[k]、SZ[k]から、傾斜補正済み加速度時系列AH1[k]、AH2[k]、AUD[k]を得ることができる。 Further, by using the equations (52), (53), and (54), the ground motion acceleration time series A X [k], A Y [k], and A Z [k] and the smoothing time series S X [k] are used. ], S Y [k], S Z [k], the tilt-corrected acceleration time series A H1 [k], A H2 [k], and A U D [k] can be obtained.
図7は、本実施形態の方法により傾斜補正した地震動の水平成分(H2軸成分)と、60秒間の平均値処理に基づく従来方法により傾斜補正した地震動の水平成分(H2軸成分)を示す図である。従来方法に比べると本実施形態の傾斜補正は連続的な補正がなされていることがわかる。 FIG. 7 is a diagram showing a horizontal component (H2 axis component) of the seismic motion that has been tilt-corrected by the method of the present embodiment and a horizontal component (H2 axis component) of the seismic motion that has been tilt-corrected by the conventional method based on the average value processing for 60 seconds. Is. It can be seen that the tilt correction of the present embodiment is continuously corrected as compared with the conventional method.
次に、本発明の他の実施形態について説明する。 Next, other embodiments of the present invention will be described.
図8は、本実施形態の地震動計測装置10をシステムとして構築した場合を示す図である。図中、10は地震動計測システム、200は地震計、Nは通信ネットワーをそれぞれ示している。
FIG. 8 is a diagram showing a case where the seismic
この地震動計測システム1では、複数の地震計200で観測された地震動を、通信ネットワークNを通じ他の機器やデータセンターに転送し、観測点とは離れた場所で傾斜補正部120を有する地震動計測装置10による傾斜補正を行うものである。
In this seismic
ここで、傾斜補正処理を行う地震動計測装置10は通信ネットワークN上に複数存在してもよい。このような地震動計測システム1においても、常時連続的に傾斜補正が実行できるという本方法の利点が活かされる。
Here, a plurality of seismic
以上、本発明に係る地震動計測装置10、地震動計測システム1及び地震計の傾斜補正方法は、傾斜角決定手段(ステップ)から送られた前記傾斜角時系列を用いて、地動加速度時系列取得手段(ステップ)から送られた地動加速度時系列の傾斜補正を行い、傾斜補正済み加速度時系列を得る傾斜補正手段(ステップ)を備えており、このような本発明に係る地震動計測装置10、地震動計測システム1及び地震計の傾斜補正方法によれば、傾
斜補正手段(ステップ)によって、地動加速度時系列の傾斜補正を、サンプリング周波数の時間間隔で行うことが可能となり、迅速的確な警報処理に資することができる。また、本発明によれば、移動平均や移動中央値等の手法を用いて連続的に行う必要がなく、計算のために必要となる処理や記憶容量が過大になることがない。
As described above, the seismic
1・・・地震動計測システム
10・・・地震動計測装置
20・・・地震計筐体
25・・・X軸成分加速度計
26・・・Y軸成分加速度計
27・・・Z軸成分加速度計
35・・・AD変換器
36・・・AD変換器
37・・・AD変換器
40・・・ケーブル
50・・・データセンター
100・・・処理部
110・・・制御・演算部
115・・・計測部
120・・・傾斜補正部
121・・・地動加速度時系列取得手段
122・・・平滑化手段
125・・・傾斜角決定手段
126・・・傾斜角判定手段
128・・・傾斜補正手段
130・・・警報処理部
141・・・通信部
142・・・表示部
145・・・警報出力部
147・・・時刻校正部
149・・・電源部
150・・・電源装置
153・・・蓄電池
200・・・地震計
N・・・通信ネットワーク
1 ... Seismic
Claims (29)
前記地動加速度時系列取得手段から送られた前記地動加速度時系列を平滑化処理し、平滑化時系列を得る平滑化手段と、
前記平滑化手段から送られた前記平滑化時系列から重力加速度と傾斜角を決定し、重力加速度時系列と傾斜角時系列を得る傾斜角決定手段と、
前記傾斜角決定手段から送られた前記重力加速度時系列と前記傾斜角時系列について、妥当性の判定を行う傾斜角判定手段と、
前記傾斜角決定手段から送られた前記傾斜角時系列を用いて、前記地動加速度時系列取得手段から送られた前記地動加速度時系列の傾斜補正を行い、傾斜補正済み加速度時系列を得る傾斜補正手段と、を備えることを特徴とする地震動計測装置。 A ground motion acceleration time series acquisition means for acquiring a ground motion acceleration time series of three orthogonal components, and a ground motion acceleration time series acquisition means.
A smoothing means for obtaining a smoothing time series by smoothing the ground acceleration time series sent from the ground acceleration time series acquisition means.
An inclination angle determining means for determining the gravitational acceleration and the inclination angle from the smoothing time series sent from the smoothing means and obtaining the gravitational acceleration time series and the inclination angle time series.
An inclination angle determining means for determining the validity of the gravitational acceleration time series and the inclination angle time series sent from the inclination angle determining means.
Using the inclination angle time series sent from the inclination angle determining means, the inclination correction of the ground motion acceleration time series sent from the ground motion acceleration time series acquisition means is performed, and the inclination correction to obtain the inclination corrected acceleration time series is obtained. A seismic motion measuring device characterized by comprising means.
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Mはフィルタの次数、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。 The seismic motion measuring apparatus according to claim 2, wherein the multi-stage low-pass filter processing is performed by the equation (7) using a multi-stage filter in which M-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns.
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
M is the order of the filter,
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Mはフィルタの次数、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。 The seismic motion measuring apparatus according to claim 2, wherein the multi-stage low-pass filter processing is performed by the equation (34) using a multi-stage filter in which M-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns.
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
M is the order of the filter,
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
28)、式(29)を用いることを特徴とする請求項3に記載の地震動計測装置。
k=0の場合
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。 As an operation of a multi-stage filter in which first-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns, the equation (
28) The seismic motion measuring device according to claim 3, wherein the formula (29) is used.
When k = 0
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
31)、式(32)、式(33)を用いることを特徴とする請求項3に記載の地震動計測装置。
k=0の場合
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。 As an operation of a multi-stage filter in which a second-order infinite impulse response filter is connected in N-stage columns, the equation (
31), the seismic motion measuring device according to claim 3, wherein the formula (32) and the formula (33) are used.
When k = 0
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
10)を用いることを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の地震動計測装置。
The seismic motion measuring device according to any one of claims 3 to 5, wherein 10) is used.
11)を用いることを特徴とする請求項3又は請求項4又は請求項6に記載の地震動計測装置。
ωi=2πfi、
fiはi段目のフィルタのカットオフ周波数、
hiはi段目のフィルタのダンピング
である。 As the coefficient of a multi-stage filter in which a second-order infinite impulse response filter is connected in N-stage columns, the equation (
11) The seismic motion measuring device according to claim 3, claim 4, or claim 6, wherein 11) is used.
ω i = 2πf i ,
f i is the cutoff frequency of the i-th stage filter,
h i is the damping of the i-th stage filter.
12)を用いることを特徴とする請求項3又は請求項4又は請求項6に記載の地震動計測装置。
ωi=2πfi、
fiはi段目のフィルタのカットオフ周波数、
hiはi段目のフィルタのダンピング
である。 As the coefficient of a multi-stage filter in which a second-order infinite impulse response filter is connected in N-stage columns, the equation (
12) The seismic motion measuring device according to claim 3, claim 4, or claim 6, wherein the seismic motion measuring device according to claim 4 or claim 6 is used.
ω i = 2πf i ,
f i is the cutoff frequency of the i-th stage filter,
h i is the damping of the i-th stage filter.
を用いることを特徴とする請求項7に記載の地震動計測装置。 N = 4 is used as the number of filter stages, and f i = 0.01Hz is used as the cutoff frequency of the i-th stage filter.
The seismic motion measuring device according to claim 7, wherein the seismic motion measuring device is used.
kは時間ステップ数、
SX[k]、SY[k]、SZ[k]は平滑化時系列、
S[k]は重力加速度時系列、
β[k]、γ[k]は傾斜角時系列、
である。 Any of claims 1 to 10, wherein the gravitational acceleration and the inclination angle in the inclination angle determining means are determined by the equations (40), (41), (42), and (43). The seismic motion measuring device according to item 1.
k is the number of time steps,
S X [k], S Y [k], S Z [k] are smoothing time series,
S [k] is the gravitational acceleration time series,
β [k] and γ [k] are tilt angle time series,
Is.
kは時間ステップ数、
S0、β0、γ0、Sth、βth、γth、ΔSth、Δβth、Δγthは判定に用いる閾値、
ΔTは時系列のサンプリング間隔、
である。 In the determination of the validity of the gravitational acceleration and the inclination angle in the inclination angle determining means, any one of the equations (1), (2), (3), (4), (5), and (6). The seismic motion measuring device according to any one of claims 1 to 11, wherein the seismic motion measuring device is determined to be abnormal when the condition is satisfied.
k is the number of time steps,
S 0 , β 0 , γ 0 , S th , β th , γ th , ΔS th , Δβ th , Δγ th are threshold values used for judgment.
ΔT is the time-series sampling interval,
Is.
kは時間ステップ数、
AX[k]、AY[k]、AZ[k]は地動加速度時系列、
AH1[k]、AH2[k]、AUD[k]は傾斜補正済み加速度時系列、
β[k]、γ[k]は傾斜角時系列、
である。 The seismic motion measuring device according to any one of claims 1 to 12, wherein the tilt correction in the tilt correction means is performed by the formulas (44), (45), and (46).
k is the number of time steps,
A X [k], A Y [k], A Z [k] are the ground motion acceleration time series,
A H1 [k], A H2 [k], A U D [k] are tilt-corrected acceleration time series,
β [k] and γ [k] are tilt angle time series,
Is.
kは時間ステップ数、
AX[k]、AY[k]、AZ[k]は地動加速度時系列、
AH1[k]、AH2[k]、AUD[k]は傾斜補正済み加速度時系列、
SX[k]、SY[k]、SZ[k]は平滑化時系列、
である。 Claims 1 to claim that the tilt correction in the tilt correction means is performed by the formulas (40), (41), (47), formula (52), formula (53), and formula (54). Item 12. The seismic motion measuring device according to any one of items 12.
k is the number of time steps,
A X [k], A Y [k], A Z [k] are the ground motion acceleration time series,
A H1 [k], A H2 [k], A U D [k] are tilt-corrected acceleration time series,
S X [k], S Y [k], S Z [k] are smoothing time series,
Is.
通信ネットワークに通信可能に接続され、地震動を計測する複数の地震計と、
前記複数の地震計で計測された地動加速度を、前記通信ネットワークを介して前記地震動計測装置で取得し、前記地震動計測装置の前記傾斜補正手段で取得された地動加速度の傾斜補正を行うことを特徴とする地震動計測システム。 A seismic motion measurement system using the seismic motion measuring device according to any one of claims 1 to 14.
Multiple seismographs that are communicably connected to a communication network and measure seismic motion,
It is characterized in that the ground motion acceleration measured by the plurality of seismographs is acquired by the seismic motion measuring device via the communication network, and the tilt correction of the ground motion acceleration acquired by the tilt correction means of the seismic motion measuring device is performed. Seismic motion measurement system.
前記地動加速度時系列を平滑化処理し、平滑化時系列を得る平滑化ステップと、
前記平滑化時系列から重力加速度と傾斜角を決定し、重力加速度時系列と傾斜角時系列を得る傾斜角決定ステップと、
前記重力加速度時系列と前記傾斜角時系列について、妥当性の判定を行う傾斜角判定ステップと、
前記傾斜角時系列を用いて、前記地動加速度時系列の傾斜補正を行い、傾斜補正済み加速度時系列を得る傾斜補正ステップと、
を備えることを特徴とする地震計の傾斜補正方法。 The ground motion acceleration time series acquisition step for acquiring the ground motion acceleration time series of three orthogonal components, and the ground motion acceleration time series acquisition step.
A smoothing step of smoothing the ground motion acceleration time series to obtain a smoothing time series,
A tilt angle determination step in which the gravitational acceleration and the tilt angle are determined from the smoothing time series and the gravitational acceleration time series and the tilt angle time series are obtained.
An inclination angle determination step for determining the validity of the gravitational acceleration time series and the inclination angle time series,
Using the inclination angle time series, the inclination correction step of performing the inclination correction of the ground motion acceleration time series and obtaining the inclination corrected acceleration time series, and the inclination correction step.
A method for correcting the inclination of a seismograph, which comprises.
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Mはフィルタの次数、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。 The inclination correction method for a seismograph according to claim 17, wherein the multi-stage low-pass filter processing is performed by the equation (7) using a multi-stage filter in which M-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns.
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
M is the order of the filter,
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Mはフィルタの次数、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。 The inclination correction method for a seismograph according to claim 17, wherein the multi-stage low-pass filter processing is performed by the equation (34) using a multi-stage filter in which M-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns.
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
M is the order of the filter,
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
28)、式(29)を用いることを特徴とする請求項18に記載の地震計の傾斜補正方法。
k=0の場合
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。 As an operation of a multi-stage filter in which first-order infinite impulse response filters are connected in N-stage columns, the equation (
28), The method for correcting the inclination of a seismograph according to claim 18, wherein the formula (29) is used.
When k = 0
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
31)、式(32)、式(33)を用いることを特徴とする請求項18に記載の地震計の傾斜補正方法。
k=0の場合
kは時間ステップ数、
Xi[k]はi段目のフィルタ処理への入力時系列、
Xi+1[k]はi段目のフィルタ処理からの出力時系列、
Nはフィルタの段数、
aijはフィルタ係数、
bijはフィルタ係数、
1≦i≦N、
である。 As an operation of a multi-stage filter in which a second-order infinite impulse response filter is connected in N-stage columns, the equation (
31), the method for correcting the inclination of a seismograph according to claim 18, wherein the equations (32) and (33) are used.
When k = 0
k is the number of time steps,
X i [k] is the input time series for the i-th stage filtering,
X i + 1 [k] is the output time series from the i-th stage filtering process.
N is the number of filter stages,
a ij is the filter coefficient,
b ij is the filter coefficient,
1 ≤ i ≤ N,
Is.
10)を用いることを特徴とする請求項18乃至請求項20のいずれか1項に記載の地震計の傾斜補正方法。
The method for correcting the inclination of a seismograph according to any one of claims 18 to 20, wherein 10) is used.
11)を用いることを特徴とする請求項18又は請求項19又は請求項21に記載の地震計の傾斜補正方法。
ωi=2πfi、
fiはi段目のフィルタのカットオフ周波数、
hiはi段目のフィルタのダンピング
である。 As the coefficient of a multi-stage filter in which a second-order infinite impulse response filter is connected in N-stage columns, the equation (
11) The method for correcting the inclination of a seismograph according to claim 18, claim 19, or claim 21, wherein 11) is used.
ω i = 2πf i ,
f i is the cutoff frequency of the i-th stage filter,
h i is the damping of the i-th stage filter.
12)を用いることを特徴とする請求項18又は請求項19又は請求項21に記載の地震計の傾斜補正方法。
ωi=2πfi、
fiはi段目のフィルタのカットオフ周波数、
hiはi段目のフィルタのダンピング
である。 As the coefficient of a multi-stage filter in which a second-order infinite impulse response filter is connected in N-stage columns, the equation (
12) The method for correcting the inclination of a seismograph according to claim 18, claim 19, or claim 21, wherein 12) is used.
ω i = 2πf i ,
f i is the cutoff frequency of the i-th stage filter,
h i is the damping of the i-th stage filter.
を用いることを特徴とする請求項22に記載の地震計の傾斜補正方法。 N = 4 is used as the number of filter stages, and f i = 0.01Hz is used as the cutoff frequency of the i-th stage filter.
22. The method for correcting the inclination of a seismograph according to claim 22.
kは時間ステップ数、
SX[k]、SY[k]、SZ[k]は平滑化時系列、
S[k]は重力加速度時系列、
β[k]、γ[k]は傾斜角時系列、
である。 Any of claims 16 to 25, wherein the gravitational acceleration and the inclination angle in the inclination angle determination step are determined by the equations (40), (41), (42), and (43). The method for correcting the inclination of the seismograph according to item 1.
k is the number of time steps,
S X [k], S Y [k], S Z [k] are smoothing time series,
S [k] is the gravitational acceleration time series,
β [k] and γ [k] are tilt angle time series,
Is.
kは時間ステップ数、
S0、β0、γ0、Sth、βth、γth、ΔSth、Δβth、Δγthは判定に用いる閾値、
ΔTは時系列のサンプリング間隔、
である。 In the determination of the validity of the gravitational acceleration and the inclination angle in the inclination angle determination step, any one of the equations (1), (2), (3), (4), (5), and (6). The method for correcting the inclination of a seismograph according to any one of claims 16 to 26, wherein an abnormality is determined when the condition is satisfied.
k is the number of time steps,
S 0 , β 0 , γ 0 , S th , β th , γ th , ΔS th , Δβ th , Δγ th are threshold values used for judgment.
ΔT is the time-series sampling interval,
Is.
kは時間ステップ数、
AX[k]、AY[k]、AZ[k]は地動加速度時系列、
AH1[k]、AH2[k]、AUD[k]は傾斜補正済み加速度時系列、
β[k]、γ[k]は傾斜角時系列、
である。 The tilt correction of the seismograph according to any one of claims 16 to 27, wherein the tilt correction in the tilt correction step is performed by the formulas (44), (45), and (46). Method.
k is the number of time steps,
A X [k], A Y [k], A Z [k] are the ground motion acceleration time series,
A H1 [k], A H2 [k], A U D [k] are tilt-corrected acceleration time series,
β [k] and γ [k] are tilt angle time series,
Is.
kは時間ステップ数、
AX[k]、AY[k]、AZ[k]は地動加速度時系列、
AH1[k]、AH2[k]、AUD[k]は傾斜補正済み加速度時系列、
SX[k]、SY[k]、SZ[k]は平滑化時系列、
である。 Claims 16 to 16, wherein the tilt correction in the tilt correction step is performed by the formula (40), the formula (41), the formula (47), the formula (52), the formula (53), and the formula (54). Item 2. The method for correcting the inclination of the seismograph according to any one of items 27.
k is the number of time steps,
A X [k], A Y [k], A Z [k] are the ground motion acceleration time series,
A H1 [k], A H2 [k], A U D [k] are tilt-corrected acceleration time series,
S X [k], S Y [k], S Z [k] are smoothing time series,
Is.
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