JPH0245136B2 - - Google Patents

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JPH0245136B2
JPH0245136B2 JP59264901A JP26490184A JPH0245136B2 JP H0245136 B2 JPH0245136 B2 JP H0245136B2 JP 59264901 A JP59264901 A JP 59264901A JP 26490184 A JP26490184 A JP 26490184A JP H0245136 B2 JPH0245136 B2 JP H0245136B2
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JP
Japan
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liquid
temperature
sensor
light
container
Prior art date
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JP59264901A
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JPS61142425A (ja
Inventor
Hiroshi Ko
Takashi Tokuyama
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Fuji Tetsuku Kk
Original Assignee
Fuji Tetsuku Kk
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Publication date
Application filed by Fuji Tetsuku Kk filed Critical Fuji Tetsuku Kk
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Publication of JPH0245136B2 publication Critical patent/JPH0245136B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/01Measuring or predicting earthquakes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、地震等による振動を感知する地震感
知器に関するものである。
[従来の技術及び発明が解決しようとする問題
点] まず、地震の周波数について説明する。
一般に地震波の主成分の周波数は1〜10Hzにあ
ると言われているが、そのうち特に1〜5Hzの成
分が顕著である。第2図に昭和53年6月12日17時
14分に発生した宮城県沖地震について、一例とし
て大船渡で観測された地震波のパワースペクトル
を示す。卓越振動数は2〜3Hz(2.4Hz)で、1
〜5Hzのパワーが大きい(図示していないが、フ
ーリエスペクトルもほぼ同様な形状で1〜5Hz成
分が多い)。
又、電車、ダンプカー、建築工事及び回転機械
等種々の原因による地盤及び建物の微小振動は地
震波とは異なり外乱振動となるが、この外乱振動
は20Hz以上のものが多いが10Hz近傍のものも含ま
れるので誤動作防止の点より日本エレベータ協会
の耐震設計・施工指針の技術基準においては、感
知器の周波数特性として「普通級は1〜5Hzの範
囲でフラツト特性、精密級では0.1〜5Hzの範囲
でフラツト特性、5Hzを越える範囲では感度は下
降特性とすること」となつている。
上記のような地震の特性に対して、従来の地震
感知器としては、電気式の動電型やストレーンゲ
ージ型、圧電型、或いは機械式の重錘落下型など
が一般に用いられている。
第3図に、動電型地震感知器の構造の一例(垂
直方向感知器)を示す。この動電型地震感知器
は、永久磁石4によつて発生する磁束5の中を、
おもり2に固定されたコイル3が振動により上下
に動くと、コイル3の両端に電圧が発生し、この
電圧の大きさがコイル3の移動速度に比例するこ
とを利用して地震を感知するものである。なお、
1はおもり2を支持するばね系であり、6は磁路
を形成するヨークである。このばね系1の固有振
動数は、普通4Hz程度にとられているが、この方
式で周波数特性を前述のように5Hz以上で下降特
性とするのは難しく(ばね系の問題)、通常10Hz
程度以上で下降特性にしている。更に固有振動数
は、ばね系1やおもり2の精度に大きく影響を受
けるので、実際には、最終の工程で手加工により
おもりの重さ等を調整している。すなわち、この
動電型地震感知器は精度や調整の手間の点で問題
を有している。
また、ストレーンゲージ型地震感知器は、スト
レーンゲージ(歪ゲージ)をX、Y方向に設置
し、これらの電気出力をベクトル合成して加速度
を求めるものであるが、歪ゲージ自身の周波数特
性は数KHzにも及ぶので、電気的フイルターで5
Hz以上を減衰させるようにしている。従つてスト
レーンゲージ型の地震感知器はこのフイルターの
特性に大きく左右され、更にベクトル合成を行な
う為に掛算器等を必要とするなど、多くの誤差要
因を含んでおり信頼性の点で問題がある。なお、
圧電型地震感知器もベクトル合成方式を採用して
おり、同様の問題点を含んでいる。
第4図は、重錘落下型地震感知器の構造の一例
を示すものである。これは、静止状態では重錘
(鉄等の磁性体)13が、ケース10に固定され
た永久磁石11に吸引されているが、ある一定以
上の振動が発生するとこの重錘13が落下し、重
錘13にはめ込まれているレバー12が支点15
を中心に矢印方向に回転することにより、マイク
ロスイツチ14のアクチユエータ14′を作動さ
せて地震を感知するものである。この方式は簡単
ではあるが、磁石の吸引力と重錘の重さの関係に
よつて感知レベルが左右され、その調整が大変で
あると同時に低い周波数(1Hz以下)では感知し
にくいという欠点があり、やはり精度や信頼性の
点で問題がある。
このため、出願人は特願昭59−88902号にて新
しいタイプの地震感知器を提案した。それは第5
図及び第6図に示すように、外部からの光が遮断
された密閉構造の円柱状の容器31に例えば水銀
や油のような液体32を入れ、この容器31の蓋
には発光ダイオード等の光源34と液体32から
の反射光を受光する受光素子35を備えて、地震
波により容器31内の液体32が揺動すると、こ
の液体表面の形状が変わることによつて変化する
反射光の輝度分布を受光素子35により電気信号
に変換出力したものを信号処理部21がこの出力
信号20aの大きさに応じて震動レベルを識別す
る新しいタイプの地震感知器である。
即ち、この地震感知器は感知部20の受光素子
35から出力された反射光の輝度分布に応じた信
号20aを前置増幅器22(交流増幅器)により
増幅し、コンパレータ23,25等により複数の
レベルの地震を感知するものであるが、容器31
内の液体32の重要な特性である粘度が周囲温度
の影響を受けて変化するため、温度による粘度変
化に伴い同一振動レベルであつても感知部の感度
が変化し、これが誤検出の原因となるなど正確な
検出ができにくい欠点がその後の実験結果で明ら
かとなつた。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、たと
え周囲温度が変わつても感知部の感度が変わるこ
とのない地震感知器を提供することを目的とす
る。
第1図は本発明による感知器の一例を示す断面
図で、図中40は外部からの光が遮断された密閉
構造の円柱状の容器、41は容器40に入れられ
た光を反射する例えば水銀のように比重が大きく
低粘度でかつ表面反射率の高い液体、42は液体
41と比べ比重が小さく温度による粘度変化の少
ない高粘度でかつ表面反射率の低い、例えば航空
機の作動油のような液体で二重層液体43を構成
している(二重層液体を用いる理由は常温での周
波数特性を理想的な特性にするためである)。4
4は電源、45は例えば発光ダイオード等の光
源、46は光を受光する光電変換素子、47は二
重層液体43を温めるためのヒータ、48は例え
ばサーミスタ等の温度センサ、49は温度に比例
した温度センサ48の出力信号を増幅する増幅
器、50は増幅器49の出力電圧が所定値以下、
即ち二重層液体43が所定の温度(例えば0℃)
以下になると出力信号を発し、所定の温度(例え
ば10℃)を超えると出力信号の発生を止めるヒス
テリスをもつたコンパレータ、51はコンパレー
タ50が出力信号を発すると接点51aを閉路さ
せ、出力信号がなくなると開路させる操作部、5
2は接点51aを通じてヒータ47に電流を供給
する電源である。信号処理部については第5図と
全く同一である。
第1図において、容器40が静止状態に置かれ
ている場合は、二重層液体43も静止状態にあ
り、従つて液体41からの反射光の輝度分布は一
定で光電変換素子46の出力20aも一定の直流
電圧のみであるが、地震等の振動により二重層液
体43が揺動すると二重層を構成する各々の液体
41,42の表面の形状が変わり、特に液体41
からの光の反射や散乱の形態が変化して反射光の
輝度分布も変化し、それに対応して光電変換素子
46の出力20a(但し前置増幅器22を介した
後の出力。以下感知器20の出力電圧という)は
第7図(aは振動数が低い場合、bは振動数が高
い場合を示す)に示すように変化する。
地震の振動周波数が変われば液体43の揺動の
様子も垂直上下振動波の場合と水平振動波の場合
で異なるため、反射光の輝度分布も微妙に変化し
てその影響が出力電圧に現われる。
ところで、一定の加速度でこの新タイプの感知
器を加振した場合の感知部20の振動周波数に対
する出力特性は第8図のようになる。第8図aは
水平振動(以下水平動という)、第8図bは垂直
上下振動(以下上下動という)の場合を示し、パ
ラメータT1、T2、T3は液体42の種類によつて
相違するが、例えば航空機の作動油の場合T1
40℃程度、T2は0℃、T3は−10℃のようにT1
T2>T3の条件を満足する液体43の温度、V1
液体温度T1、水平振動周波数1Hzのときの感知
部20の出力電圧、V2は液体温度T2、水平振動
周波数1Hz〜5Hzまでのときの感知部20の出力
電圧、V3は液体温度T3、水平振動周波数1Hzの
ときの感知部20の出力電圧、V4はは液体温度
T1、上下振動周波数1Hzのときの感知部20の
出力電圧、V5は液体温度T2、上下振動周波数1
Hz〜5Hzまでのときの感知部20の出力電圧、
V6は液体温度T3、上下振動周波数1Hzのときの
感知部20の出力電圧である。
第8図から明らかなように、液体温度がT2
場合には周波数特性が1Hz〜5Hzの間でフラツト
な特性の感知部として理想的な特性となるが、液
体温度がT1以上T3以下の場合は周波数特性が1
Hz〜5Hzの間でフラツトではなく、液体温度T2
に比べ低い液体温度T3の場合には1Hz側が上が
り、一方液体温度T2に比べ高い液体温度T1の場
合には1Hz側が下がる傾向になり、又5Hz近辺で
は前述と逆の傾向が現出する。つまり、液体温度
がT1以上及びT3以下の場合にはたとえ一定加速
度で感知器20を加振しても周波数が変われば感
知器20の出力電圧が変わり誤検出の恐れがでて
くる。
因みに80galで感知器を水平方向に加振した場
合の実際に得られる感知器の出力特性は第9図に
示すとおり、出力電圧V2=1.2V(T2=0℃)、V1
≒1.14V(T1=40℃)、V3≒1.26V(T3≒−10℃)
であり、「昇降機の技術基準」には普通級感知器
の精度が±(設定値の10%+7)gal、精密級感知
器の精度が±(設定値の5%+5)galと定められ
ており、又エレベータの機械室の室温は40℃以下
に保持できるように換気装置を設けねばならない
と決められているので、温度がT2以上であれば
精密級の感知器としての条件を満たすことができ
ることが実験により明らかとなつた。
このように温度によつて特性が変化する理由
は、温度が下がると油の粘度が高くなり容器40
内の液体が粘性抵抗の大きな油のみの液体の特性
(第10図aに図示)に近くなり、又温度が上が
ると油の粘度が低くなり粘性抵抗が小さくなつて
ダンピング作用が少なくなり、第10図bに図示
する特性(容器40内の液体が水銀のみの特性)
が優勢になるからである。
したがつて本発明では、例えば温度センサ48
の感知温度がT2になればコンパレータ50が出
力信号を発し、操作部51により接点51aを閉
路してヒータ47に電流を供給して液体43を温
め、コンパレータ50のヒステリシスの働きによ
り感知温度がT2を超えてT1までのある温度に達
するとコンパレータ50は出力信号の発生を止め
て操作部51により接点51aを開路する。その
後また温度センサ48の感知温度がT2以下にな
れば再び接点51aを介してヒータ47に電流が
供給されて液体43の温度を上げ、この動作を繰
り返すことにより液体43の温度をT2近辺に保
ち、常に1Hz〜5Hzの間で略フラツトな周波数特
性を維持して特に寒冷地域での地震感知器の利用
に支障が生じないようにするものである。
以上の説明では、液体42に航空機の作動油を
使用した一例を述べたもので、別の液体の場合に
は温度をパラメータとした周波数特性も変わつて
くるが、本発明の技術思想は液体の種類が変わつ
ても容易に応用のきくことは明白である。
以上述べたように本発明によれば、液体の温度
を所定範囲内に収める温度制御部を設けたため、
地震波の周波数特性と合致した理想的な特性を周
囲温度に関係なく常に確保でき、誤動作の恐れを
なくせるとともに、新タイプの地震感知器特有の
1台の感知器で複数段の感知レベルを設けること
ができる特徴をさらに生かすことができる特有の
効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による感知部の一例を示す断面
図、第2図は地震波のパワースペクトルの一例を
示す図、第3図は動電型地震感知器の構造の一例
を示す図、第4図は重錘落下型地震感知器の構造
の一例を示す図、第5図は新タイプの地震感知器
の一構成を示すブロツク図、第6図は新タイプの
地震感知器の感知部の一例を示す構造断面図、第
7図は感知部の出力についての実験結果を示す
図、第8図及び第9図は本発明による地震感知器
の振動周波数に対する出力特性の実験結果を示す
図、第10図は本発明の地震感知器の特性を説明
する説明図である。 20……感知部、21……信号処理部、22…
…前置増幅器、23,25……コンパレータ、2
4,26……出力回路、31,40……容器、3
2,41,42,43……液体、34,45……
光源、35,46……光電変換素子、47……ヒ
ータ、48……温度センサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 外部からの光を遮断する密閉構造の容器を備
    え、該容器には表面反射率の高い第1の液体と該
    第1の液体よりは比重が小さく粘度のある第2の
    液体とが入つており、前記第1の液体及び前記第
    2の液体の上方には前記容器内を照射する光源
    と、該光源が発する光のうち前記第1の液体表面
    からの反射光を受光し、その光量を電気信号に変
    換する光電変換素子とを設け、前記第1の液体の
    液面の傾きを前記第1の液体表面からの反射光量
    の変化として捉え、前記光電変換素子の出力電気
    信号が所定値よりも大きいとき出力を発する信号
    処理部を備えた地震感知器において、 前記第2の液体の温度制御部を設けたことを特
    徴とする地震感知器。 2 前記第2の液体は航空機の作動油であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の地震感
    知器。 3 前記容器には温度センサとヒータとを備え、
    該温度センサの感知温度が所定値以下になれば、
    前記ヒータに電流を供給する温度制御部を設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の地
    震感知器。
JP59264901A 1984-12-14 1984-12-14 地震感知器 Granted JPS61142425A (ja)

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JP59264901A JPS61142425A (ja) 1984-12-14 1984-12-14 地震感知器

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JP59264901A JPS61142425A (ja) 1984-12-14 1984-12-14 地震感知器

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JPS61142425A JPS61142425A (ja) 1986-06-30
JPH0245136B2 true JPH0245136B2 (ja) 1990-10-08

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0743134U (ja) * 1993-12-20 1995-08-18 こだま軽器工業株式会社 真空包装機

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54160261A (en) * 1978-06-07 1979-12-18 Berger Paul J Method of converting mechanical motion of article into electric signal and electric to mechanical converter for executing same

Patent Citations (1)

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JPS54160261A (en) * 1978-06-07 1979-12-18 Berger Paul J Method of converting mechanical motion of article into electric signal and electric to mechanical converter for executing same

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JPH0743134U (ja) * 1993-12-20 1995-08-18 こだま軽器工業株式会社 真空包装機

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JPS61142425A (ja) 1986-06-30

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