JP7463081B2

JP7463081B2 - 地震波記録装置および地震波記録方法

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Publication number: JP7463081B2
Application number: JP2019206273A
Authority: JP
Inventors: 勝則佐藤; 芳紀篠原
Original assignee: 株式会社高見沢サイバネティックス
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2024-04-08
Anticipated expiration: 2039-11-14
Also published as: JP2021081201A

Description

本発明は、地震波記録装置および地震波記録方法に関する。

特許文献１及び２には、地震計に関する技術が開示されている。

特開２０１８－４４７８４号公報特開２００６－１０５２０号公報

地震波を測定する際には、地動の速度や加速度に関する地動データと、その地動データが測定された測定時刻とを関連付けて記録することが重要である。地動データとその測定時刻とを分析することにより、その地震に関する解析を精度良く行い得るからである。通常、地震波記録装置は、水晶振動子を含むシステムクロック生成回路、および該システムクロック生成回路からのクロックに基づいて現在時刻を出力するリアルタイムクロック（Real Time Clock：ＲＴＣ）を備える。そして、地震波記録装置は、ＲＴＣから出力される現在時刻を、地動データとともに記録する。また、地震波記録装置は、ＲＴＣの正確性を担保するため、例えば全地球測位システム（Global Positioning System：ＧＰＳ）と同期した１秒パルス信号や時刻校正情報などを外部機器から受け取り、ＲＴＣの時刻を定期的に校正する。

しかしながら、地震波記録装置の設置条件によっては、１秒パルス信号や時刻校正情報などを外部機器から入力できないことがある。その場合、ＲＴＣの時刻を校正できないので、地動データとともに記録された測定時刻の精度は、システムクロック生成回路の精度に依存することとなる。通常、システムクロック生成回路から出力されるクロックは僅かな誤差を含んでおり、その誤差に起因して、ＲＴＣの時刻に遅れ又は進みが生じる。しかし、地震波記録装置から取り出された地動データの測定時刻にどの程度の遅れ又は進みが生じているかはわからない。長期間、外部から時刻校正情報を受け取らずに記録された測定時刻は、正しい時刻からずれている可能性があり、このことは測定データを基にした様々な解析の結果の信憑性を損ねることとなる。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、地動データに関する測定時刻の正確性を高めることができる地震波記録装置および地震波記録方法を提供することを目的とする。

本発明に係る第１の地震波記録装置は、現在時刻をカウントするＲＴＣと、正確な時刻情報を外部から入力する時刻情報受信部と、地動の速度及び加速度のうち少なくとも一方を測定する地動センサからの信号に基づく測定情報を、ＲＴＣから出力された測定時の時刻に応じた時系列データとして記憶するとともに、時系列データに含まれるタイミングにおいて時刻情報受信部にて入力された正確な時刻情報を記憶する記憶部と、時系列データに含まれる現在時刻と該現在時刻に対応する正確な時刻情報とのずれに基づいて、時系列データの時間軸を補正する時刻補正部とを備える。時刻補正部は、時刻情報受信部において正確な時刻情報を外部から取得できなかった期間に対してのみ、時系列データの時間軸を補正する。時刻補正部は、時系列データに対してローパスフィルタによる処理を施したのち、リサンプリングを行うことによって時系列データの時間軸を補正する。

また、本発明に係る第１の地震波記録方法は、地動の速度及び加速度のうち少なくとも一方を地動センサにより測定するとともにＲＴＣから現在時刻を取得し、地動センサからの信号に基づく測定情報を、ＲＴＣから出力された測定時の時刻に応じた時系列データとして記憶部に記憶させる第１ステップと、時系列データに含まれるタイミングにおいて正確な時刻情報を外部から入力し、正確な時刻情報を記憶部に記憶させる第２ステップと、時系列データに含まれる現在時刻と該現在時刻に対応する正確な時刻情報とのずれに基づいて、時系列データの時間軸を補正する第３ステップとを含む。第３ステップでは、第２ステップにおいて正確な時刻情報を外部から取得できなかった期間に対してのみ、時系列データの時間軸を補正する。第３ステップでは、時系列データに対してローパスフィルタによる処理を施したのち、リサンプリングを行うことによって時系列データの時間軸を補正する。

これらの装置及び方法では、時刻補正部が（または第３ステップにおいて）、時系列データに含まれる現在時刻と該現在時刻に対応する正確な時刻情報とのずれに基づいて、時系列データの時間軸を補正する。例えば、地震波記録装置を設置して測定を開始する際に、正確な時刻情報を外部から入力できたとする。そして、その後に何らかの理由により正確な時刻情報を外部から入力できなくなり、測定を終了する際に、正確な時刻情報を再び外部から入力できたとする。この場合、測定開始時と測定終了時にそれぞれ得られた正確な時刻情報に基づいて、時系列データの時間軸を補正する。この装置及び方法によれば、正確な時刻情報を取得できない期間においても時系列データの測定時刻を正確な値に近づけることができる。すなわち、地動データに関する測定時刻の正確性を高めることができる。

第１の地震波記録装置において、時刻補正部は、現在時刻に基づく時間間隔と、正確な時刻情報に基づく時間間隔との比に基づいて、時系列データの時間軸の伸縮を行ってもよい。同様に、第１の地震波記録方法の第３ステップでは、現在時刻に基づく時間間隔と、正確な時刻情報に基づく時間間隔との比に基づいて、時系列データの時間軸の伸縮を行ってもよい。例えばこのような構成及び方法により、時系列データの時間軸を好適に補正することができる。

本発明に係る第２の地震波記録装置は、現在時刻をカウントするＲＴＣと、現在温度を測定する温度センサと、地動の速度及び加速度のうち少なくとも一方を測定する地動センサからの信号に基づく測定情報、及び温度センサにより測定された現在温度を、ＲＴＣから出力された測定時の時刻に応じた時系列データとして記憶する記憶部と、現在温度の履歴から推定される、現在時刻と正確な時刻情報とのずれに基づいて、時系列データの時間軸を補正する時刻補正部とを備える。

本発明に係る第２の地震波記録方法は、地動の速度及び加速度のうち少なくとも一方を地動センサにより測定し、現在温度を温度センサにより測定し、ＲＴＣから現在時刻を取得し、地動センサからの信号に基づく測定情報及び温度センサによる温度測定結果を、ＲＴＣから出力された測定時の時刻に応じた時系列データとして記憶部に記憶させる第１ステップと、現在温度の履歴から推定される、現在時刻と正確な時刻情報とのずれに基づいて、時系列データの時間軸を補正する第２ステップとを含む。

これらの装置及び方法では、時刻補正部が、温度履歴から推定される、現在時刻と正確な時刻情報とのずれに基づいて、時系列データの時間軸を補正する。前述したシステムクロック生成回路の誤差は、多くの場合、周囲温度に依存する。従って、システムクロック生成回路の誤差と周囲温度との関係が予め判明している場合、現在時刻と正確な時刻情報とのずれを、温度履歴に基づいて精度良く推定することができる。故に、この装置及び方法によれば、正確な時刻情報を取得できない期間においても時系列データの測定時刻を正確な値に近づけることができる。すなわち、地動データに関する測定時刻の正確性を高めることができる。

本発明の一側面に係る地震波記録装置および地震波記録方法によれば、地動データに関する測定時刻の正確性を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係る地震波記録装置１Ａの構成を概略的に示すブロック図である。時間軸の補正方法を概念的に示す図である。測定情報時刻補正部１０における処理を示すフローチャートである。第１実施形態に係る地震波記録方法を示すフローチャートである。ステップＳ３の詳細を示すフローチャートである。一変形例に係る地震波記録装置１Ｂの構成を概略的に示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係る地震波記録装置１Ｃの構成を概略的に示すブロック図である。第２実施形態に係る地震波記録方法を示すフローチャートである。ステップＳ５の詳細を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明による地震波記録装置および地震波記録方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る地震波記録装置１Ａの構成を概略的に示すブロック図である。地震波記録装置１Ａは、可搬型の装置であって、時刻校正部２と、システムクロック生成回路３と、ＲＴＣ４と、Ａ／Ｄ変換器５と、測定部６と、記憶部７Ａ及び７Ｂと、測定情報時刻補正部１０とを備えている。

システムクロック生成回路３は、水晶振動子（Ｘｔａｌ）を含む電子回路によって構成され、水晶振動子の振動に基づく周期的なパルス信号であるクロック信号を生成する。システムクロック生成回路３において生成されたクロック信号は、ＲＴＣ４に提供される。ＲＴＣ４は、システムクロック生成回路３と電気的に接続されており、クロック信号に基づいて、現在時刻をカウントする。ＲＴＣ４は、例えばデジタル回路によって構成される。ＲＴＣ４において生成された現在時刻情報は、配線を介してＲＴＣ４と接続された測定部６に提供される。

時刻校正部２は、地震波記録装置１Ａの外部に接続された外部機器２１と電気的に接続されているか、または有線または無線の通信回線を介して外部機器２１と接続されている。外部機器２１は、例えばＧＰＳと同期した１秒パルス信号や時刻校正情報などの正確な時刻情報を出力する機器である。時刻校正部２は、本実施形態における時刻情報受信部であり、外部機器２１から正確な時刻情報を入力する。時刻校正部２は、正確な時刻情報に基づいて、システムクロック生成回路３に含まれる水晶振動子の発振周期を補正し、また、ＲＴＣ４の時刻を校正する。加えて、時刻校正部２は、正確な時刻情報そのものを測定部６に提供する。時刻校正部２は、例えばＣＰＵ及びメモリを含むコンピュータなどの大規模集積回路により構成され得る。

Ａ／Ｄ変換器５は、地震波記録装置１Ａの外部に接続された地動センサ２２と電気的に接続されている。地動センサ２２は、地動の速度及び加速度のうち少なくとも一方を測定するセンサである。地動センサ２２は、観測地点において地動を観測し、地震動を検出する。一例では、地動センサ２２は３つの加速度計を有する。３つの加速度計は、例えば東西方向、南北方向、及び上下方向といった３方向における地震動の加速度を検出する。３つの加速度計は、該３方向の地震動の加速度の大きさを示すアナログ信号を、所定のサンプリング周期に同期させてＡ／Ｄ変換器５に出力する。加速度計は、サーボ加速度計であってもよく、或いは、サーボ加速度計に代えてＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）加速度センサであってもよい。なお、加速度計は、上記３方向の加速度の大きさを計測できれば、４つ以上設けられてもよい。Ａ／Ｄ変換器５は、地動センサ２２から出力されたアナログ信号を、デジタル信号（例えば加速度データなどの地動データ）に変換する。Ａ／Ｄ変換器５は、例えば１秒ごとに地動データを生成する。Ａ／Ｄ変換器５は、地動データを測定部６に提供する。

測定部６は、地動センサ２２からの信号に基づく測定情報を生成し、ＲＴＣ４から出力された測定時の時刻に応じた時系列データとして記憶部７Ａに記憶させる。具体的には、測定部６は、Ａ／Ｄ変換器５と電気的に接続された信号入力端６ａと、ＲＴＣ４と電気的に接続された信号入力端６ｂとを有する。測定部６は、Ａ／Ｄ変換器５から出力された地動データを、信号入力端６ａを介して入力する。また、測定部６は、ＲＴＣ４から出力された現在時刻情報を、信号入力端６ｂを介して入力する。測定部６は、地動データ及び現在時刻情報を互いに関連付け、時系列データを生成する。また、測定部６は、地動データから所定の演算により付加的な測定情報を生成し、現在時刻情報と関連付けて時系列データを生成する。測定部６は、地動センサ２２からの信号に基づくこれらの時系列データを、測定情報Ｄａとして記憶部７Ａに記憶させる。

また、測定部６は、信号入力端６ｃを更に有する。測定部６は、信号入力端６ｃを介して時刻校正部２から正確な時刻情報を入力する。測定部６は、上記の時系列データに含まれる複数のタイミングにおいて、時刻校正部２から得られた正確な時刻情報を記憶部７Ａに記憶させる。この動作は、時刻校正部２が外部機器２１から正確な時刻情報を得ることが可能な場合には定期的に行われる。正確な時刻情報は、上記の時系列データと関連付けて（言い換えると、時系列データに含まれる時刻情報と対応付けて）、測定情報Ｄａの一部として記憶される。

測定部６は、例えばＣＰＵ、揮発性メモリ（ＲＡＭ）及び不揮発性の記憶手段（ＲＯＭまたはハードディスク）を含むコンピュータにより構成され、不揮発性の記憶手段に記憶されたプログラムを読み出すことによって所定の動作を行う。記憶部７Ａ及び７Ｂは、測定部６と共通または別個に設けられた不揮発性の記憶手段（ＲＯＭまたはハードディスク）によって構成され得る。或いは、記憶部７Ａ及び７Ｂは、例えばＣＦカードといった記憶媒体であってもよい。測定情報Ｄａは、例えばパソコンを用いて閲覧が可能なフォーマットにて記録される。

測定情報時刻補正部１０は、本実施形態における時刻補正部である。測定情報時刻補正部１０は、記憶部７Ａから測定情報Ｄａを読み出し、時系列データに含まれるＲＴＣ４による現在時刻と、この現在時刻に対応する正確な時刻情報とのずれに基づいて、時系列データの時間軸を補正する。図２は、時間軸の補正方法を概念的に示す図である。いま、図２（ａ）に示す時系列データＤの或る時刻ｔ₁及びｔ₂のそれぞれにおいて、正確な時刻ｔ₀₁及びｔ₀₂が得られているとする。この場合、時刻ｔ₁と時刻ｔ₂との時間間隔Ｔと、正確な時刻ｔ₀₁と時刻ｔ₀₂との時間間隔Ｔｓとの比（Ｔ／Ｔｓ）を用いて時系列データＤのリサンプリング（再標本化）を行うことにより、図２（ｂ）に示すように、時系列データの時間軸の伸縮を行うことができる。

リサンプリングでは、いわゆるサンプリング定理によるエリアシングの対策として、適切なローパスフィルタを使用する。図３は、測定情報時刻補正部１０における処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１として、時系列データに対し、デジタルフィルタのローパスフィルタによる処理を施す。これにより、時系列データに含まれる高周波数成分が除去される。次に、ステップＳ１２として、データの先頭からＴ／Ｔｓ間隔でリサンプリング（再標本化）を行う。具体的には、サンプルのＴ／Ｔｓおきにサンプルの補間値を求める。補間値の算出には線形補間法を用いる。なお、補間法は線形補間法に限るものではなく、例えば、ローパスフィルタの機能を包含しているものを用いてもよい。補間法がローパスフィルタの機能を包含している場合、ステップＳ１１，Ｓ１２は、合わせて単一のステップとして表される。

測定情報時刻補正部１０は、時間軸を補正した時系列データを、補正後測定情報Ｄｂとして記憶部７Ｂに記憶させる。なお、本実施形態では、測定情報Ｄａを記憶させる記憶部７Ａと、補正後測定情報Ｄｂを記憶させる記憶部７Ｂとを個別に構成しているが、これらを共通に構成してもよい。これらを個別に構成する場合、例えば補正後測定情報Ｄｂを記憶させる記憶部７Ｂのみを、例えばＣＦカードといった記憶媒体によって構成してもよい。

また、測定情報時刻補正部１０は、上記の動作を、何らかの理由により時刻校正部２が外部機器２１から正確な時刻情報を取得できない場合にのみ行ってもよい。時刻校正部２が外部機器２１から正確な時刻情報を取得できる場合、測定情報Ｄａの時系列データに含まれる現在時刻は時刻校正部２によって継続的に校正されている時刻であり、正確な時刻情報とのずれは殆ど無いと考えられるからである。従って、時刻校正部２は、外部機器２１から正確な時刻情報を取得できているか否かを示す信号を測定情報時刻補正部１０に提供してもよい。

測定情報時刻補正部１０は、例えばＣＰＵ、揮発性メモリ（ＲＡＭ）及び不揮発性の記憶手段（ＲＯＭまたはハードディスク）を含むコンピュータにより構成され、不揮発性の記憶手段に記憶されたプログラムを読み出すことによって所定の動作を行う。なお、測定情報時刻補正部１０は、測定部６と共通のコンピュータにより構成されてもよい。

図４は、本実施形態に係る地震波記録方法を示すフローチャートである。まず、第１ステップＳ１として、地動の速度及び加速度のうち少なくとも一方を地動センサ２２により測定するとともに、ＲＴＣ４から現在時刻を取得する。そして、地動センサ２２からの信号に基づく測定情報を、ＲＴＣ４から出力された測定時の時刻に応じた時系列データとして記憶部７Ａに記憶させる。

次に、第２ステップＳ２として、時系列データに含まれるタイミングにおいて正確な時刻情報を外部機器２１から入力し、正確な時刻情報を記憶部７Ａに記憶させる。なお、上記のステップＳ１とこのステップＳ２とは、並行して行われてもよい。

続いて、第３ステップＳ３として、時系列データに含まれる現在時刻と、現在時刻に対応する正確な時刻情報とのずれに基づいて、時系列データの時間軸を補正する。図５は、このステップＳ３の詳細を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３１として、時系列データ及び正確な時刻情報を含む測定情報Ｄａを記憶部７Ａから読み出す。次に、ステップＳ３２として、補正対象区間（例えば二以上の正確な時刻情報が存在する区間。図２の例では、時刻ｔ₀₁から時刻ｔ₀₂まで）の時間間隔Ｔを計算する。続いて、ステップＳ３３として、補正対象区間の正確な時間間隔Ｔｓを計算する。なお、ステップＳ３２及びＳ３３はどちらを先に行ってもよく、並行して行ってもよい。

続いて、ステップＳ３４として、時間軸の伸縮比Ｒ（＝Ｔ／Ｔｓ）を計算する。そして、ステップＳ３５として、測定情報Ｄａに含まれる時系列データの時間軸を比率Ｒで伸縮する。その際の詳細な方法は前述したとおりである。続いて、ステップＳ３６として、時系列データの時刻の振り直しを行い、時系列データを更新する。最後に、ステップＳ３７として、時刻補正後の時系列データを含む補正後測定情報Ｄｂを記憶部７Ｂに記憶させる。

以上に説明した本実施形態による地震波記録装置１Ａ及び地震波測定方法によって得られる効果について述べる。本実施形態では、測定情報時刻補正部１０が（またはステップＳ３において）、時系列データＤに含まれる現在時刻と該現在時刻に対応する正確な時刻情報とのずれに基づいて、時系列データＤの時間軸を補正する。例えば、地震波記録装置１Ａを設置して測定を開始する際に、正確な時刻情報を時刻校正部２が外部機器２１から入力できたとする。そして、その後に何らかの理由により正確な時刻情報を外部機器２１から入力できなくなり、測定を終了する際に、正確な時刻情報を再び時刻校正部２が外部機器２１（または他の外部機器）から入力できたとする。この場合、測定開始時と測定終了時にそれぞれ得られた正確な時刻情報に基づいて、時系列データＤの時間軸を補正することができる。このような本実施形態の装置及び方法によれば、正確な時刻情報を取得できない期間においても時系列データＤの測定時刻を正確な値に近づけることができる。すなわち、地動データに関する測定時刻の正確性を高めることができる。

すなわち、本実施形態の地震波記録装置１Ａは、外部機器２１から正確な時刻情報を入力できない設置環境下において、長期間にわたり装置を稼働させた場合であっても、従来の装置と比べてより正確な測定時刻が記録された測定情報を提供できるものである。従って、測定情報を基にした様々な解析結果、特に時間的な要素が含まれる解析結果の信憑性が向上する。

なお、正確な時刻情報を取得するタイミングは、測定開始時及び測定終了時に限られない。時系列データＤに含まれるタイミングであれば、任意の二以上のタイミングにおいて得られた正確な時刻情報に基づいて、時系列データＤの時間軸を補正することができる。

また、地動データに関する測定時刻の正確性を高めるために、例えば、システムクロック生成回路３として温度補償型の高精度な発振器を用いることも考えられるが、そのような発振器は高額であるため、地震波記録装置１Ａの製造コストの抑制を妨げてしまう。また、例えば、システムクロック生成回路３の電気的特性に合わせて、システムクロック生成回路３の一部をソフトウェアによりリアルタイムで制御する等の自己補正手段も考えられるが、専用のシステムが必要になり、地震波記録装置１Ａの回路構成が複雑になってしまう。本実施形態の地震波記録装置１Ａによれば、高額な高精度発振器や複雑な自己補正手段を用いることなく、地動データに関する測定時刻の正確性を高めることができる。

また、本実施形態のように、測定情報時刻補正部１０は（ステップＳ３では）、現在時刻に基づく時間間隔Ｔと、正確な時刻情報に基づく時間間隔Ｔｓとの比（Ｔ／Ｔｓ）に基づいて、時系列データの時間軸の伸縮を行ってもよい。例えばこのような構成及び方法により、時系列データＤの時間軸を好適に補正することができる。

（変形例）
図６は、上記実施形態の一変形例に係る地震波記録装置１Ｂの構成を概略的に示すブロック図である。本変形例の地震波記録装置１Ｂにおいて上記実施形態の地震波記録装置１Ａと相違する点は、地震波記録装置１Ｂが２つの部分１２ａ，１２ｂに分割されている点である。部分１２ａは、時刻校正部２と、システムクロック生成回路３と、ＲＴＣ４と、Ａ／Ｄ変換器５と、測定部６と、記憶部７Ａとを含む。記憶部７Ａは、測定部６が生成した測定情報Ｄａを記憶する。部分１２ｂは、測定情報時刻補正部１０と、記憶部７Ｂとを含む。記憶部７Ｂは、測定情報時刻補正部１０が生成した補正後測定情報Ｄｂを記憶する。記憶部７Ａ，７Ｂの具体的構成は、上記実施形態の記憶部７と同様である。

本変形例のように、地震波記録装置１Ｂは、測定部６及び記憶部７Ａ等を含む部分１２ａと、測定情報時刻補正部１０及び記憶部７Ｂを含む部分１２ｂとに分離していてもよい。そして、部分１２ａと部分１２ｂとは、互いに離れた別の場所に設置されてもよい。部分１２ｂは、例えばパソコンといった汎用のコンピュータによって構成されてもよい。このような場合であっても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、記憶部７Ａから測定情報時刻補正部１０への測定情報Ｄａの移動は、ＣＦカードといった記憶媒体の持ち運びのほか、通信網を介したデータ通信等によっても実現可能である。

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る地震波記録装置１Ｃの構成を概略的に示すブロック図である。本実施形態の地震波記録装置１Ｃは、可搬型の装置であって、時刻校正部２と、システムクロック生成回路３と、ＲＴＣ４と、Ａ／Ｄ変換器５と、記憶部７Ａ及び７Ｂと、温度センサ８と、測定部９と、測定情報時刻補正部１１とを備えている。このうち、システムクロック生成回路３、ＲＴＣ４、及びＡ／Ｄ変換器５の詳細については第１実施形態と同様である。また、時刻校正部２は、正確な時刻情報を測定部９に提供しない点を除いて、第１実施形態と同様である。

温度センサ８は、現在温度を周期的に測定する。現在温度の測定周期は、例えば６０分である。具体的には、温度センサ８は、地震波記録装置１Ｃの筐体内部に配置され、より好ましくはシステムクロック生成回路３の近傍に配置される。温度センサ８は、地震波記録装置１Ｃの筐体内部の温度、より好ましくはシステムクロック生成回路３の周囲温度を測定する。温度センサ８は、例えばサーミスタであり、温度に応じた電気信号を出力することができる。温度センサ８は、温度を示す電気信号（温度信号）を、測定部９に提供する。

測定部９は、第１実施形態の測定部６と同様に、地動センサ２２からの信号に基づく測定情報を生成し、ＲＴＣ４から出力された測定時の時刻に応じた時系列データとして記憶部７Ａに記憶させる。具体的には、測定部９は、Ａ／Ｄ変換器５と電気的に接続された信号入力端９ａと、ＲＴＣ４と電気的に接続された信号入力端９ｂとを有する。測定部９は、Ａ／Ｄ変換器５から出力された地動データを、信号入力端９ａを介して入力する。また、測定部９は、ＲＴＣ４から出力された現在時刻情報を、信号入力端９ｂを介して入力する。測定部９は、地動データ及び現在時刻情報を互いに関連付け、時系列データを生成する。また、測定部９は、地動データから所定の演算により付加的な測定情報を生成し、現在時刻情報と関連付けて時系列データを生成する。測定部９は、これらの時系列データを測定情報Ｄｃとして記憶部７Ａに記憶させる。

また、測定部９は、信号入力端９ｃを更に有する。測定部９は、温度センサ８により測定される現在温度を信号入力端９ｃを介して周期的に読み込み、ＲＴＣ４から出力された測定時の時刻に応じた時系列データとして記憶部７Ａに記憶させる。この動作は、地動センサ２２から測定情報を取得する間、継続して行われる。現在温度に関する時系列データは、地動データに関する時系列データと関連付けて、測定情報Ｄｃの一部として記憶される。

測定部９は、第１実施形態の測定部６と同様に、例えばＣＰＵ、揮発性メモリ（ＲＡＭ）及び不揮発性の記憶手段（ＲＯＭまたはハードディスク）を含むコンピュータにより構成され、不揮発性の記憶手段に記憶されたプログラムを読み出すことによって所定の動作を行う。測定情報Ｄｃは、例えばパソコンを用いて閲覧が可能なフォーマットにて記録される。

測定情報時刻補正部１１は、本実施形態における時刻補正部である。測定情報時刻補正部１１は、記憶部７Ａから測定情報Ｄｃを読み出し、現在温度の履歴から推定される、現在時刻と正確な時刻情報とのずれに基づいて、地動データに関する時系列データの時間軸を補正する。すなわち、システムクロック生成回路３の温度特性が既知である場合に、システムクロック生成回路３の温度特性と温度変化の履歴（温度差を含む）とに基づいて、時系列データの現在時刻と正確な時刻情報とのずれを推定する。言い換えると、例えば図２に示された時刻ｔ₁及びｔ₂とその間の温度変化とに基づいて、正確な時刻ｔ₀₁及びｔ₀₂を推定する。なお、システムクロック生成回路３の温度特性とは、システムクロック生成回路３のクロックの誤差と周囲温度との相関をいう。システムクロック生成回路３の温度特性は、予め測定情報時刻補正部１１が有する不揮発性の記憶手段または記憶部７Ａに記憶されている。

そして、測定情報時刻補正部１１は、第１実施形態の測定情報時刻補正部１０と同様に、時刻ｔ₁と時刻ｔ₂との時間間隔Ｔと、正確な時刻ｔ₀₁と時刻ｔ₀₂との時間間隔Ｔｓとの比（Ｔ／Ｔｓ）を用いて時系列データＤのリサンプリング（再標本化）を行うことにより、図２（ｂ）に示すような、時系列データの時間軸の伸縮を行う。なお、時間軸の伸縮の詳細は、第１実施形態と同様である。

測定情報時刻補正部１１は、時間軸を補正した時系列データを、補正後測定情報Ｄｄとして記憶部７Ｂに記憶させる。なお、本実施形態においても、測定情報Ｄｃを記憶させる記憶部と、補正後測定情報Ｄｄを記憶させる記憶部とを個別に構成してもよい。また、測定情報時刻補正部１１は、上記の動作を、何らかの理由により時刻校正部２が外部機器２１から正確な時刻情報を取得できない場合にのみ行ってもよい。従って、時刻校正部２は、外部機器２１から正確な時刻情報を取得できているか否かを示す信号を測定情報時刻補正部１１に提供してもよい。

測定情報時刻補正部１１は、第１実施形態の測定情報時刻補正部１０と同様に、例えばＣＰＵ、揮発性メモリ（ＲＡＭ）及び不揮発性の記憶手段（ＲＯＭまたはハードディスク）を含むコンピュータにより構成され、不揮発性の記憶手段に記憶されたプログラムを読み出すことによって所定の動作を行う。なお、測定情報時刻補正部１１は、測定部９と共通のコンピュータにより構成されてもよい。

図８は、本実施形態に係る地震波記録方法を示すフローチャートである。まず、第１ステップＳ４として、地動の速度及び加速度のうち少なくとも一方を地動センサ２２により測定し、現在温度を温度センサ８により測定するとともに、ＲＴＣ４から現在時刻を取得する。そして、地動センサ２２からの信号に基づく測定情報と、温度センサ８による温度測定結果とを、ＲＴＣ４から出力された測定時の時刻に応じた時系列データとして記憶部７Ａに記憶させる。

次に、第２ステップＳ５として、現在温度の履歴から推定される、現在時刻と正確な時刻情報とのずれに基づいて、時系列データの時間軸を補正する。図９は、このステップＳ５の詳細を示すフローチャートである。まず、ステップＳ５１として、地動データ及び現在温度に関する時系列データを含む測定情報Ｄｃを記憶部７Ａから読み出す。次に、ステップＳ５２として、補正対象区間の時間間隔Ｔを計算する。続いて、ステップＳ５３として、補正対象区間における温度変化（温度差等）と、システムクロック生成回路３の温度特性とに基づいて、補正対象区間の正確な時間間隔Ｔｓを推定する。

続いて、ステップＳ５４として、時間軸の伸縮比Ｒ（＝Ｔ／Ｔｓ）を計算する。そして、ステップＳ５５として、測定情報Ｄｃに含まれる時系列データの時間軸を比率Ｒで伸縮する。その際の詳細な方法は第１実施形態と同様である。続いて、ステップＳ５６として、時系列データの時刻の振り直しを行い、時系列データを更新する。最後に、ステップＳ５７として、時刻補正後の時系列データを含む補正後測定情報Ｄｄを記憶部７Ｂに記憶させる。

本実施形態においては、測定情報時刻補正部１１が（またはステップＳ５において）、温度履歴から推定される正確な時刻情報と現在時刻とのずれに基づいて、時系列データＤの時間軸を補正する。システムクロック生成回路３の誤差は、多くの場合、周囲温度に依存する。従って、システムクロック生成回路３の誤差と周囲温度との関係が予め判明している場合、現在時刻と正確な時刻情報とのずれを、温度履歴に基づいて精度良く推定することができる。故に、本実施形態の装置及び方法によれば、正確な時刻情報を取得できない期間においても時系列データの測定時刻を正確な値に近づけることができる。すなわち、地動データに関する測定時刻の正確性を高めることができる。

本発明による地震波記録装置および地震波記録方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、地動センサ２２が地震波記録装置１Ａの外部に設けられているが、地震波記録装置１Ａが地動センサ２２を備えてもよい。また、上記実施形態では、地震波記録装置１ＡがＡ／Ｄ変換器５を備えているが、Ａ／Ｄ変換器５は地震波記録装置１Ａの外部に設けられてもよい。

また、上記各実施形態を互いに組み合わせてもよい。すなわち、地震波記録装置の測定部は、外部から入力された正確な時刻情報とＲＴＣによる現在時刻とのずれに基づいて時系列データの時間軸を伸縮する機能と、システムクロック生成回路の温度特性及び温度履歴に基づいて推定される、正確な時刻情報と現在時刻とのずれに基づいて時系列データの時間軸を伸縮する機能との双方を有してもよい。そして、外部から正確な時刻情報が全く入力できない場合には、温度履歴に基づいて時系列データの時間軸を伸縮するなど、状況に応じて２つの機能を使い分けてもよい。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…地震波記録装置、２…時刻校正部、３…システムクロック生成回路、４…リアルタイムクロック（ＲＴＣ）、５…Ａ／Ｄ変換器、６…測定部、６ａ，６ｂ，６ｃ…信号入力端、７Ａ，７Ｂ…記憶部、８…温度センサ、１２ａ，１２ｂ…部分、９…測定部、９ａ，９ｂ，９ｃ…信号入力端、１０，１１…測定情報時刻補正部、２１…外部機器、２２…地動センサ、Ｄ…時系列データ、Ｄａ，Ｄｃ…測定情報、Ｄｂ，Ｄｄ…補正後測定情報、Ｔ，Ｔｓ…時間間隔。

Claims

現在時刻をカウントするリアルタイムクロックと、
正確な時刻情報を外部から入力する時刻情報受信部と、
地動の速度及び加速度のうち少なくとも一方を測定する地動センサからの信号に基づく測定情報を、前記リアルタイムクロックから出力された測定時の時刻に応じた時系列データとして記憶するとともに、前記時系列データに含まれるタイミングにおいて前記時刻情報受信部にて入力された前記正確な時刻情報を記憶する記憶部と、
前記時系列データに含まれる前記現在時刻と該現在時刻に対応する前記正確な時刻情報とのずれに基づいて、前記時系列データの時間軸を補正する時刻補正部と、
を備え、
前記時刻補正部は、前記時刻情報受信部において前記正確な時刻情報を外部から取得できなかった期間に対してのみ、前記時系列データの時間軸を補正し、
前記時刻補正部は、前記時系列データに対してローパスフィルタによる処理を施したのち、リサンプリングを行うことによって前記時系列データの時間軸を補正する、地震波記録装置。
前記時刻補正部は、前記現在時刻に基づく時間間隔と、前記正確な時刻情報に基づく時間間隔との比に基づいて、前記時系列データの時間軸の伸縮を行う、請求項１に記載の地震波記録装置。
地動の速度及び加速度のうち少なくとも一方を地動センサにより測定するとともにリアルタイムクロックから現在時刻を取得し、前記地動センサからの信号に基づく測定情報を、前記リアルタイムクロックから出力された測定時の時刻に応じた時系列データとして記憶部に記憶させる第１ステップと、
前記時系列データに含まれるタイミングにおいて正確な時刻情報を外部から入力し、前記正確な時刻情報を前記記憶部に記憶させる第２ステップと、
前記時系列データに含まれる前記現在時刻と該現在時刻に対応する前記正確な時刻情報とのずれに基づいて、前記時系列データの時間軸を補正する第３ステップと、
を含み、
前記第３ステップでは、前記第２ステップにおいて前記正確な時刻情報を外部から取得できなかった期間に対してのみ、前記時系列データの時間軸を補正し、
前記第３ステップでは、前記時系列データに対してローパスフィルタによる処理を施したのち、リサンプリングを行うことによって前記時系列データの時間軸を補正する、地震波記録方法。
前記第３ステップでは、前記現在時刻に基づく時間間隔と、前記正確な時刻情報に基づく時間間隔との比に基づいて、前記時系列データの時間軸の伸縮を行う、請求項３に記載の地震波記録方法。