JPH0283418A - 多成分変換器および地動の検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般に振動を検知する変換器に関し、より詳
しくは、単一の慣性質量を用いて地盤における地震の擾
乱の１つ以上の成分を検知し、それの大きさおよび周期
性を表わす信号を発生させる多成分変換器および地動の
検知方法に関する。

〔発明の概要〕

本発明の多成分変換器は、閉塞された空洞を形成する内
面を有する収容部およびその中に含まれる磁性流体中に
浸漬される単一の慣性質量を具備している。上記慣性質
量は強磁性流体力学的な力によって上記磁性流体中に浮
遊する。上記収容部の空洞および上記慣性質量は、この
慣性質量が応答した動きの方向に対して慣性質量が実質
的に拘束されないように、一般に球形である。また、上
記多成分変換器は、上記慣性質量の動きの選ばれた成分
を検知するため、そして１つ以上の独立した軸に沿った
収容部に対する慣性質量の相対的な動きの大きさおよび
周期性を表わす信号を発生させるための動き検知手段を
具備している。本発明の多成分変換器は従来の変換器と
同様の振幅および位相の応答性を有している。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕地震
の反射および屈折の調査において、地球物理探査学者や
地球地震学者たちは、人工地震の源（例えば、爆発物、
振動機、衝撃源、その他）によって発生した地震エネル
ギー、あるいは自然現象（例えば地震）によって発生し
た地震エネルギーに対する地盤の応答を検知するために
変換器を用いている。このような変換器は、一般に直線
運動を強制されている検知要素を有する受振器および地
震計を備えている。一般的にこのような検知要素は、ば
ねに取り付けられ、また選ばれた軸に沿った直線運動が
理想的に強制された単一の慣性ｆＷｋを具備している。

しかしながら、このような検知要素は選ばれた軸に沿っ
た直線運動を真に強制されない。さらに、慣性質量の動
きは上記以外の軸に沿った動きによっても影響を受ける
。その結果、このような変換器（強制された軸だけに沿
った慣性質量の動きを表わそうと意図されたもの）によ
って発生した信号は、他の軸に沿った動きによる信号成
分によって混信されてしまい、誤解されてしまう。

他の変換器が、ラッセルらによる米国特許第４゜０４７
．４３９号、ハンターらによる米国特許第４．０４３゜
２０４号、リスターによるカナダ特許第１．２２９，４
０６号およびローゼンベイグによる米国特許第３，４４
８゜５３１号に記載されている。このような変換器はす
べて選ばれた軸に沿った直線運動を一般に強制される強
磁性流体力学的に浮遊した単一の慣性質量を用いている
。これらの浮遊した慣性質量による変換器には、ばねに
取りつけられた質量による検知手段と同じ欠点がある。

すなわち、単一の軸に沿った動きを一般に強制される慣
性質量の直線運動を表わす信号を生じさせようとする試
みであるが、これにもかかわらず、他の全ての方向の動
きによって影響を受けてしまう。従って、このような変
換器によって発生した信号は他の全ての方向の動きによ
る信号成分によって混信される。

地震の反射および屈折に関する地球の調査における最新
の進歩結果として、地球物理学者や地震学者たちは地震
エネルギーに対する地盤の応答についての複数の成分を
検知しかつ記録し始めている。このような調査には２つ
以上の独立した変換器を用い、各変換器は各記録部署あ
るいはばねに取り付けられた２つ以上の慣性質量を有す
る単一の受振器において、１つの軸に沿って地動に応答
する。上記各慣性質量は一般に各記録位置において１つ
の軸に沿って地動に応答する。用いる変換器の特性にか
かわりなく、このような変換器によって発生する信号は
全ての方向の地動による信号成分によって混信する。

発生した地震エネルギーに対する地盤の応答についての
複数の成分を検知しかつ記録する地震の反射および屈折
の調査における最近の進歩のために、選ばれた軸に沿っ
て与えられた地震エネルギーに対する地盤の応答をより
真に表わす地震信号を得ることが切に望まれている。本
発明の多成分変換器は、１つ以上の信号をつくりだすこ
とができ、各々の信号は独立した軸に沿った地動の成分
を表わし、このような独立した軸に沿った地動の成分を
より真に表わす単一の慣性質量を用いている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の多成分変換器は、全方向の動きに応答する単一
の慣性質量およびこのような全方向の動きの１つ以上の
成分を検知し、それらの大きさと周期性を表わす信号を
発生させるのに用いられる動き検知手段を具備している
。

多成分変換器は、磁性流体で満たされ閉塞された空洞お
よびその中に浸漬される慣性質量を有する収容部を具備
する。磁性流体に対して磁場を与えることによって、慣
性質量を平衡位置近（に浮遊させることができる。慣性
質量と収容部の閉塞された空洞とは共に、慣性質量が応
答できる動きの方向に対して慣性質量が実質的に拘束さ
れてないように球状であることが好ましい。動き検知手
段は選ばれた軸に沿ったキャパシタンスの変化を検出す
る手段を具備し、それによって収容部に対する慣性質量
の動きを知る。このようなキャパシタンスの変化は、各
軸に沿った慣性質量の相対的な動きの成分の大きさと周
期性を表わす信号に変換される。与えられる磁場は、多
成分変換器の振幅と位相の応答がこれらの軸に沿って実
質的に同一であるように、そして各軸に関連したキャパ
シタンスの変化は直接に比較できるように、少なくとも
選ばれた軸に沿って放射状に対称である。

慣性質量を全方向の動きに対して実質的に拘束しないこ
とによって、また対象とする全方向の動きの成分のみを
検知することによって、所望の動きの成分だけをより真
に表わす選ばれた動きの成分を表わす信号を発生できる
。上記多成分変換器の上述のおよび他の利点は、本発明
の図面および実施例によって当業者に明らかになるであ
ろう。

〔実施例〕

本発明は、一般に、振動を検知し、その大きさと周期性
を表す信号を発生させる変換器に関するものである。

本発明をより理解するために、次のような簡潔な説明を
用意した。即ち、本体は強磁性流体力学的な力を用いる
ことによって浮遊することができる。このような強磁性
流体力学的な力の性質は、次のような単純な例によると
最も理解できるであろう。本体を磁性流体（例えば、キ
ャリア液体中の細かな磁粉のコロイド状懸濁液）中に浸
漬することによって、そしてこの磁性流体に磁場を付与
することによって、本体上に強磁性流体力学的な力（磁
性流体圧力）の分布が生じ、本体が平衡位置付近に浮遊
する。本体は浮遊するが、それは本体に働く強磁性流体
力学的な力と重力とが平衡するからである。説明のため
に、付与される磁場は、１つの棒状磁石によってつくら
れた１つの双極子磁場あるいは相反する棒状磁石によっ
てつくられた２つの相反する双極子磁場のような外部手
段によって与えることができる。強磁性流体力学的な力
の概念は、ローゼンスウェイ（Ｒｏ−ｓｅｎｓｗｅｉｇ
）著［強磁性流体力学（Ｆｅｒｒｏｈｙｄｒｏｄｙｎａ
−Ｏｐｉｃｓ）　Ｊケンブリッジ大学出版（ｃａｍｂｒ
ｉｄｇｅ　Ｕｎｉｖ、Ｐｒｅｓｓ）　（１９８５）、ロ
ーゼンスウェイその他著「磁性液体の流体力学および科
学（Ｆｌｕｉｄ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ　ａｎｄ　５ｃｉｅ
ｎｃｅ　ｏｆＭａｇｎｅｔｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ）Ｊ　Ａ
ｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ。

４８巻、１０３〜１７９頁（１９７３）および「強磁性
流体力学的なセンサーの開発（Ｆｅｒｒｏｈｙｄｒｏｄ
ｙｎａｎ＋１ｃＳｅｎｓｏｒ　Ｄｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）
ｊ　＋　Ａｉｒ　Ｆｏｒｃｅ　Ｆｌｉｇｈｔ　Ｄｙｎａ
ｍｉｃｓＬａｖｏｒａｔｏｒｙ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　
　Ｒｅｐｏｒｔ　ＴＲ−６７−１６２（１９６８）によ
り完璧に記載されており、これらすべてはここで参考文
献として組み入れられる。

本発明の多成分変換器は、磁性流体で満たされた一般に
は閉塞された空洞を有する収容部および磁性流体で満た
された収容部の空洞の中に浸漬された単一の慣性質量を
それぞれ具備している。好ましい態様において、慣性質
量と収容部の空洞との両方は、慣性質量が応答する動き
の方向に対して慣性質量が実質的に拘束されないように
一般的に球状である。慣性質量が浸漬される磁性流体に
磁場を与えることによって、慣性質量は平衡位置の近く
で磁性流体中で強磁性流体力学的に浮遊する。好ましく
は、与えられた磁場は少なくとも選ばれた軸に沿って放
射状に対称であり、その結果、多成分変換器の振幅およ
び位相の応答はほぼこの選ばれた軸に沿って同じになる
。また、多成分変換器は、慣性質量の収容部に対する動
きを検知するためおよび１つ以上の選ばれた軸に沿った
収容部に対する慣性質量の相対的な動きの大きさと周期
性を表わす信号を発生させるため収容部に取付けられた
動き検知手段を具備している。

慣性質量は多成分変換器の収容部に対して定められた平
衡位置の近くで浮遊するから、多成分変換器に作用する
振動は慣性質量を収容部に対するその平衡位置から変位
させることができる。さらに、その平衡位置からの慣性
質量の変位は、この変位に比例した強磁性流体力学的な
復帰力を誘発する。このようにして、往復動は慣性ｔｌ
へ伝えられることができて変換器に作用する振動の振幅
と周波数に関係づけられる。この往復動は慣性質量と収
容部の空洞壁との間の環状の間隙における磁性流体の流
れによって緩衝される。また、平衡位置からの慣性質量
の変位は、慣性質量の電極と収容部の電極との間のキャ
パシタンスに変化をもたらす。このようなキャパシタン
スの変化を検知するための動き検知手段を具備すること
によって、収容部に対する慣性質量の動きの大きさおよ
び周期性を表わしそれ故多成分変換器に作用する振動を
表わす信号を発生できる。

慣性ｆ量を浮遊させるために強磁性流体力学的な力を用
いることは、ばね懸架系のある特性および摩擦のないジ
ンバルのある特性を結合したものである。従って、本発
明の多成分変換器は従来の変換器の特性に類似した振幅
および位相の応答性を有することができる。慣性質量に
作用する強磁性流体力学的な力は従来の変換器における
ばねと同じ効果を一般に有するので、このような類似点
が生じるのである。磁性流体は慣性質量に作用する緩衝
力を発生するにもかかわらず、この緩衝力は、従来の変
換器におけるような慣性質量と収容部との間の相対速度
に単純に関連するものではなく、慣性質量および収容部
の速度、磁性流体の粘度、慣性質量の半径および収容部
の空洞の半径の間のより複雑な関係に関連する。

第１図および第２図を見ると、本発明による多成分変換
器Ｔの一実施例がより詳しく記載されている。第１図お
よび第２図は多成分変換器Ｔの別々の断面図である。即
ち、第１図はＸＹＺ座標のＺおよびＸ軸に沿った多成分
変換器Ｔの断面を示すものであり、第２図はＸＹＺ座標
系のＸおよびＹ軸に沿った多成分変換器Ｔの断面を示す
ものである。特に、第２図は第１図に示す多成分変換器
Ｔの２−２線の断面である。

多成分変換器Ｔは、一般に球状で半径Ｒの閉塞された空
洞５を形成する内面を有する収容部１を具備する。この
収容部１は非磁性、非導電性の材料でつくられるのが好
ましい。慣性質量３は空洞５に満たされた磁性流体（符
号はつけてない）の中に浸漬される。慣性質量３は、磁
性流体の密度より大きな密度を有する非磁性かつ非導電
性の材料（例えば、テフロン（商標）やルーサイト（商
標）など）からつくることができる。慣性質量３は一般
に形状が半径にを有する球体である。従って、慣性質量
３は、慣性質量３が空胴５に浮遊している間に応答する
動きの方向に関して実質的に拘束されない。

慣性質ｉｔ３を磁性流体の満たされた空洞５内の平衡位
置の近くに浮遊させるために、磁気手段りが多成分変換
器Ｔに設けられている。簡単に説明するためだけである
が、磁気手段りは双極子棒磁石６として第１図に示され
ているが、別の手段も用いることができ（後述する）、
磁性流体に磁場を与え、空洞５内に最小または最大強度
の磁場をつくる。磁気手段りは少なくとも選ばれた軸に
沿って放射状に対称な磁場を発生するものが好ましい。

慣性質量３の応答できる動きの方向を拘束しないことに
よって、そして磁性流体に放射状に対称な磁場を与える
こととによって、多成分変換器Ｔの振幅および位置の応
答は対称的になり、即ち、これらの応答は空洞５内で慣
性質量３の動きの全ての方向、あるいは少な（とも選ば
れた軸に沿って一般に同じになる。

磁気手段りは収容部１に取付けられるから、重力と強磁
性流体力学的な力との平衡から得られる浮遊する慣性質
量３の平衡位置は収容部１に対して定まっている。従っ
て、多成分変換器Ｔが振動のため往復動すると、平衡位
置も往復動する。慣性質量３は前述した復帰力のため平
衡位置をたどろうとするが、その慣性のため慣性質量３
は追いつ（ことができない。その結果、収容部１と慣性
質Ｎ３との間に相対的な動きが生じる。多成分変換器Ｔ
に設けられた動き検知手段Ｍはそのような相対的な動き
を検知しそしてそのような相対的な動きの選ばれた成分
の大きさと周期性とを表わす信号を発生するために用い
られる。

収容部１に設けられた動き検知手段Ｍは、複数の一対の
円形の電極（７ａ、７ｂ；９ａ、９ｂ；１１ａ、１ｌｂ
）を具備し、多成分変換器Ｔの３つの独立した軸（即ち
、Ｘ、ＹおよびＺ）に沿ってその平衡位置からの慣性質
量３の位置の変位を検知するのに用いられる。互いに直
交する軸Ｘ、Ｙ、Ｚを示したが、当業者ならばそのよう
な選択は単なる例でしかないことを理解できるであろう
。

慣性質量３のほぼ全表面は金属膜８でおおわれている。

この慣性質量３上の金属膜８は、電極を構成し、収容部
１に設けた複数の円形の電極について共通である。動き
検知手段Ｍは、慣性質量３の相対的な動きから得られる
金属膜８と複数の円形の電極との間のキャパシタンスの
変化を検出する。

さらに第１図および第２図に示すように、円形の電極９
ａおよび９ｂは第１の一対のキャパシタンスセンサを構
成し、Ｘ軸に沿って収容部１の互いに向かいあう側に取
り付けられている。円形の電極９ａおよび９ｂは、金属
膜の設けられた慣性質１３のＸ軸に沿った相対的な動き
の成分から得られる時間の関数としてのキャパシタンス
Ｃ，（ｔ）の変化を検知するのに用いられる。同じよう
に、円形の電極１１ａおよびｌｌｂは第２の一対のキャ
パシタンスセンサを構成し、Ｙ軸に沿って収容部ｌの互
いに向かいあう側に取り付けられている。

電極１１ａおよびｌｌｂはキャパシタンスＣ，（ｔ）の
変化を検知するのに用いられ、このＣ，（ｔ）は金属膜
の設けられた慣性Ｘ量３のＹ軸に沿った相対的な動きの
成分から得られる。さらに、円形の電極７ａおよび７ｂ
は第３の一対のキャパシタンスセンサを構成し、Ｚ軸に
沿って収容部１の互いに向かいあう側に取り付けられて
いる。電極７ａおよび７ｂはキャパシタンスＣｍ　（ｔ
）の変化を検知するのに用いられ、このＣ，（ｔ）は金
属膜の設けられた慣性質量３のＺ軸に沿った相対的な動
きの成分から得られる。各々の電極はワイヤ（図示省略
）を備えて各１対の電極によって計測されたキャパシタ
ンスの変化を表わす信号を回路手段まで運び、このよう
なキャパシタンスの変化を選ばれた軸に沿った慣性質量
３の相対的な動きの大きさと周期性を表わす信号に変換
する。

次に第３図を参照する。動き検知手段Ｍは回路手段Ｃ，
ＳＣ，およびＣ，を備えることができ、一対の電極９ａ
、９ｂ；ｌｌａ、ｌｌｂ；７ａ、７ｂによってそれぞれ
検知された時間と共に変化するキャパシタンスＣ，（ｔ
）　、Ｃｙ（ｔ）およびＣ２（１）を時間と共に変化す
る電圧信号に変換し、これらの電圧信号は３つの独立し
た軸に沿った金属膜の設けられた慣性質量３の相対的な
動きの成分の大きさと周期性を表わす。特に、Ｃ，と符
号をつけられた第１の回路は一対の電極９ａ、９ｂによ
って検知されるキャパシタンスＣＸ　（ｔ）の変化を変
換するのに用いられる。回路ＣＸ内の第１および第２の
コンデンサ１３ａ、１３ｂは、金属膜の設けられた慣性
質量３と電極９ａ、９ｂの各々との間のキャパシタンス
を表わすものであって、それ故一対の電極９ａ、９ｂに
よって検知されるキャパシタンスＣつ（１）の変化を表
わす。また、回路ＣＸには発振器１５が設けられて、時
間と共に変化するキャパシタンスＣＸ　（ｔ）が時間と
共に変化する周波数の変量ｆＸ　（ｔ）に変換され、次
にＦＭ受信機１７へ送られることによって、第１の軸（
例えばＸ軸）に沿った金属膜の設けられた慣性質Ｉ３の
相対的な動きの大きさおよび周期性を表わす時間と共に
変化する電圧Ｖｘ（ｔ）を発生できる。同様に、第２お
よび第３の回路Ｃ７およびＣ，は、一対の電１１１ａ、
Ｉｌｂおよび１ａｓ７ｂによってそれぞれ検知されたキ
ャパシタンスＣ，（ｔ）およびＣ５（ｔ）の変化をＹお
よびＺ軸に沿った金属膜の設けられた慣性質量３の相対
的な動きの大きさと周期性を表わす信号に変換する。

回路Ｃ，およびＣ１はコンデンサ１９ａＳ　１９ｂおよ
び２５ａ、２５ｂを含み、これらは金属膜の設けられた
慣性質量３と電極１１ａ、ｌｌｂおよび７ａ、７ｂとの
間のキャパシタンスを表わし、それ故一対の電極１１ａ
Ｓｌｌｂおよび７ａ、７ｂによってそれぞれ検知された
キャパシタンスＣｙ（１）およびＣ，（ｔ）の変化を表
わす。第２の回路Ｃ２において、発振器２１によって時
間と共に変化するキャパシタンスＣｙ　（ｔ）が時間と
共に変化する周波数の変量ｆ、　（ｔ）に変換され、次
にＦＭ受信機２３へ送られることによって、第２の軸（
例えばＹ軸）に沿った金属膜の・設けられた慣性質量３
の相対的な動きの大きさおよび周期性を表わす時間と共
に変化する電圧Ｖｙ　（ｔ）を発生できる。

さらに、第３の回路Ｃ８において、発振器２７によって
時間と共に変化するキャパシタンスＣｇ（ｔ）が時間と
共に変化する周波数の変量ｆ、　（ｔ）に変換され、次
にＦＭ受信機２９へ送られることによって、第３の軸（
例えばＺ軸）に沿った金属膜の設けらた慣性質Ｉ３の相
対的な動きの大きさおよび周期性を表わす時間と共に変
化する電圧Ｖ、　（ｔ）を発生できる。Ｃ１、Ｃ９およ
びＣ８のような回路手段は多成分変換器Ｔに取り付けら
れても多成分変換器Ｔから分離されてもよいことは理解
できる。

第３図に示す回路手段Ｃ，，Ｃ，およびＣ１は、動き検
知手段Ｍによって検知された時間と共に変化するキャパ
シタンスを、独立した軸に沿った慣性質量３の相対的な
動きの成分の大きさおよび周期性を表わす信号に変換す
る。位相ロックループをＦＭ受信機２３の代わりに用い
てもよい。また、ユゴー（Ｈｕｇｏ）　らによる［近接
した導電性の小球によるコイルのインピーダンス変化（
ＩｍｐｅｄａｎｃｅＣｈａｎｇｅｓ　ｉｎ　ａ　Ｃｏ１
１　Ｄｕｅ　ｔｏ　ａ　Ｎｅａｒｂｙ　Ｓｍａｌｌ　Ｃ
Ｉｎ−ｄｕｃｔｉｎｇ　５ｐｈｅｒｅ）　Ｊ　Ｊｏｕｒ
ｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈ
ｙｓｉｃｓ）、第２１巻、隘１．１〜３３頁（１９８８
）には、慣性質量３の動きを検知し独立した軸に沿った
慣性質量３の相対的な動きの成分の大きさと周期性を表
わす信号を発生するための別の手段が記載されている。

二底公拭禮 基本型である一成分変換器Ｔ＋を、上述したような一般
に１つの軸に沿った慣性質量の動きを検知しその大きさ
および周期性を表わす信号を発生させるための動き検知
手段Ｍの感度を評価するように構成した。

第４ａ図は一成分変換器Ｔ、の側面を、第４ｂ図は第４
ａ図に示す一成分変換器Ｔ＋の１２−１２線の断面をそ
れぞれ示す。基本型の一成分変換器Ｔ１は、磁性流体で
満たされた一般に円筒状の空洞５を有する円筒状の収容
部１、空洞５の長手方向（垂直）の軸に沿った直線運動
を通常は強制するために一般に円筒形状を有する慣性質
量３、および慣性質量３の収容部１に対する動きを検知
し収容部１の長手方向の軸に一般に沿った慣性質量３の
相対的な動きの大きさと周期性を表わす信号を発生する
ための一成分の動きの検知手段りをそれぞれ具備してい
る。慣性質量３を浮遊させるために用いられる磁気手段
りは双極子磁石６を具備する。

動き検知手段りは第１の一対の四角形の電極７ａ、７ｂ
を含み、電極７ａ、７ｂは収容部１に順に取付けられた
円筒状のスリーブ４の互いに向かいあう側に取り付けら
れている。動き検知手段Ｍ１の電極７ａ、７ｂは収容部
１に直接に取り付けることができたが、この場合−成分
変換器Ｔ。

の構造を容易にするスリーブ４に取り付けられる。

慣性質量３と電極７ａ、７ｂとの間の相対的な長手方向
の動きが電極７ａ、７ｂによって検知されるキャパシタ
ンスを変化させるように、金属リング８ａが慣性’ｉ１
３の円周方向に取り付けられている。電極７ａ、７ｂを
コネクタ１４を通して発振回路に接続し第３図に示すよ
うなＦＭ受信機を用いることによって、時間と共に変化
するキャパシタンスは慣性質量３の相対的な動きの大き
さおよび周期性を表わす時間と共に変化する電圧に変換
することができる。

スリーブ４の互いに向かいあう側に取り付けられる第２
の一対の外側の電ｉ７ｃ、７ｄを備えて、また第１の一
対の電極７ａ、７ｂと並列に接続して、さらに慣性質量
３の回りに第２のリング８ｂを同様に設けることによっ
て、動き検知手段Ｍ。

の感度を増大することができる。

上記−成分変換器ＴＩを垂直振動台に置き、この振動台
を周波数範囲２０〜４７Ｈｚの正弦波でピークからピー
クまで（ｐ−ｔ−ｐ）約５Ｘ１０−’インチの振幅で駆
動した。用いた振動台の構造上の制限により、動き検知
手段りによって検出された最も小さな振動台の振幅はｐ
−ｔ−ｐで２×１０−ｓインチであった。この振幅以下
では、振動台の動きは周期的ではなく、動き検知手段Ｍ
１の応答に相関できなかった。振幅がｐ−ｔ−ｐで５×
１０づインチと５Ｘ１０−’インチとの間でかつ周波数
が２０〜４７Ｈ２の範囲で振動台を振動させると、−成
分変換器ＴＩの動き検知手段旧からの信号が明瞭に認め
られ振動台の動きと相関した。

上記−成分変換器Ｔ、の試験の間、双極子磁石６だけに
よる慣性質量３の浮遊は水平方向に不安定であることが
わかった。この不安定性を改善するために、第４ａ図お
よび第４ｂ図に示す磁気手段りを改造し、第５図に示す
ように収容部１の赤道の回りに等間隔に取り付けられた
複数の双極子磁石２０を備えた磁気中心化手段を設ける
ことによって、慣性質１３を水平方向の中心に定めるよ
うにした。各双極子磁石２０の同一極が内側に向き、収
容部１の中心から外に向かって増大す、る強さの磁場を
発生する。それ故、もし慣性質量３がその平衡位置から
一方向へ水平方向に動くと、慣性質Ｉ３は収容部１によ
り近い側でより大きな強磁性流体力学的な力に出合い、
平衡位置に向かって戻される。

慣性質量３を中心位置にするための磁石２０および浮遊
させるための磁石６を備えた一成分変換器Ｔ、はある範
囲にわたって自己水平化できる。

即ち、変換器を現場に配置する間、この−成分変換器Ｔ
、は、真の垂直線に一直線に並ぶその直線軸を有するた
めの必要性の度合が従来の変換器よりも低（なる。

旦底分跋狭 基本型である三成分変換器Ｔは、通常球状の空洞５と第
１図で示したのと類似の球状の慣性質量３とを有する収
容部ｌを備えて構成された。上記基本型の三成分変換器
Ｔは、収容部１にピンポンボールおよび慣性質量３に固
体のテフロン（商標）球をそれぞれ用いて構成された。

ピンポンボールを切ってキャップとし、慣性質量３を空
洞５に挿入した。キャップは収容部１に接着し直され、
次に空洞５には磁性流体がキャップの小孔を通して満た
され、この小孔は後で密封された。ピンポンボールは基
本型の三成分変換器Ｔの収容部１に用いられたが、これ
は簡単にしかも安価に入手できまた一般に確実な球状の
空洞を有しているからである。現場における使用のため
の多成分変換器においては、収容部工はより肉厚の厚い
、それ故より剛性のあるものであろう。

第４ａ図および第４ｂ図の一成分動き検知手段Ｈ２は、
第１図に示すような三成分動き検知手段Ｈに拡張された
。この動き検知手段台は、収容部１の外面に３つの独立
した軸（Ｚ、Ｘ、、Ｙ）にそれぞれ沿った一対の円形の
電極（７ａ、７ｂ；９ａ、９ｂ；ｌｌａ、１ｌｂ）を具
備している。あるいは、円形の電極（７ａ、７ｂ、９ａ
、９ｂ。

１１ａ、１１ｂ）は収納部１の内面に直接取り付けたり
間接に置いたりしてもよい。慣性質量３は導電性材料８
　（例えば、銀塗料）で覆われている。

円形の電極（７ａ、７ｂ、９ａｓ　９ｂ、１１ａ。

１１ｂ）は収納部ｌの外側に慣性質量３の塗膜に用いら
れたのと同じ導電性材料を用いて塗装された。フレキシ
ブルな導線が上記電極に銀の導電性エポキシを用いて接
着され、慣性質量３の相対的な動きの大きさと周期性を
表わすキャパシタンスの変化による時間と共に変化する
信号を第３図に示すような回路手段へ伝送する。

三成分変換器は、最初、第１図に示すような１つの双極
子磁石６だけを用い、また−成分変換器Ｔ、について既
述したのと同じ垂直振動台を用いて試験された。−成分
変換器Ｔ、の場合のように、１つの双極子磁石６だけに
よって浮遊する慣性質量３は水平方向に不安定となる。

この不安定性を改善するために第１図に示す磁気手段り
を改造し、第５図に示すように多成分変換器Ｔの収容部
１の赤道の回りに等間隔に取り付けられた複数の双極子
磁石２０を備えた磁気中心化手段を設けることによって
、慣性１１３を水平方向の中心に定めるようにした。各
双極子磁石２０の同一極が内側に向き、収容部１の中心
から外に向かって増大する強さの磁場を発生する。それ
故、もし慣性質量３がその平衡位置から一方向へ水平方
向に動（と、慣性質量３は収容部１により近い側でより
大きな強磁性流体力学的な力に出合い、平衡位置に向が
って戻される。

慣性質量３を中心位置にするためのおよび浮遊させるた
めの磁気手段し、収容部の球状の空洞５および球形の慣
性質量３をそれぞれ備えた多成分変換器Ｔはある範囲に
わたって自己水平化できる。

即ち、変換器を現場に配置する間、多成分変換器Ｔは、
真の垂直線に一直線に並ぶその直線軸を有するための必
要性の度合が従来の変換器よりも低くなる。

基本型の三成分変換器Ｔは３つの独立した動き検知手段
Ｍについて評価された。評価された第１の三成分動き検
知手段Ｍは第１図に示して既述したように円形の電極を
備えていた。部分的に重なり合い絶縁された四角形の電
極を備えた第２の三成分動き検知手段Ｍａが第６ａ図お
よび第６ｂ図に示されている。また、収容部の全表面を
ほぼ覆う部分的に分けられ、重なり合わない電極を備え
た第３の三成分動き検知手段Ｍｂが第７ａ図および第７
ｂ図、あるいは第８ａ図および第８ｂ図に示されている
。

第６ａ図および第６ｂ図は、三成分変換器Ｔの第２の動
き検知手段Ｍａの側面および平面を示すものである。第
６ａ図および第６ｂ図において、収容部１の円周上に取
り付けられた電極１１ａおよびｌｌｂは、収容部１の互
いに向きあう側に取り付けられた一対の四角形の電極か
ら構成されて、Ｘ軸に沿った慣性質量（第６ａ図および
第６ａ図においては図示省略）の動きの一成分を検知す
るために用いられる。収容部１の円周上に取り付けられ
た電極７ａ、７ｂは、収容部１の互いに向きあう側に取
り付けられた一対の四角形の電極から構成されて、Ｙ軸
に沿った慣性質量の動きの一成分を検知するために用い
られる。他の電極と部分的に重なり合ったいずれの電極
の部分においても、他の電極から絶縁されている。第２
の動き検知手段Ｍａにおいて、各一対の電極（例えば７
ａ、７ｂ）は一対の電極の長い寸法部分に平行な慣性質
量３の動きよりも短い寸法部分に平行な慣性質量３の動
きによるキャパシタンスの変化に対してわずかにより敏
感である（例えば、電極１１ａ、１１ｂはＹまたはＺ軸
に沿った動きよりもＸ軸に沿った動きに対してわずかに
より敏感である）。部分的に重なり合った電極は、他か
ら絶縁されているにも拘らず、フリンジ電界によって結
合でき、いずれの方向の動きに対してほぼ同じ感度を有
する。

第３の動き検知手段Ｍｂは、この検知手段Ｍｂの平面お
よび側面を表した第７ａ図、第７ｂ図および第８ａ図、
第８ｂ図に示すように、収容部のほぼ全表面にわたって
取り付けられたセグメントに分けられた複数の電極３０
を備えている。第２の動き検知手段Ｍａとは違って、こ
の第３の動き検知手段Ｍｂは部分的に重なり合わない電
極を備えている。セグメント化された電極は、第７ａ図
および第７ｂ図に示すように一般に四角形であるか、ま
たは第８ａ図および第８ｂ図に示すように月形（即ち、
大円を横切ることによって形成される領域）である。

第３の動き検知手段Ｍｂにおいて、部分的に重なり合わ
ない電極によって上記フリンジ電界効果をなくすことが
できる。第７ａ図、第７ｂ図および第８ａ図、第８ｂ図
に示す複数のセグメント化された電極によって、収容部
１の互いに向き合う側にある一対の電極の１つ以上の組
み合せを選ぶことができて複数の軸に沿った慣性質量の
相対的動きを表わす信号を発生できる。

多成分変換器Ｔのい（つかの実施例を示したが、これら
に対する変更および改造は当業者に明らかであろう。こ
のような変更には多成分変換器の動き検知手段の強化、
あるいは慣性質量、収容部および磁性流体の構成上の改
良などが例として挙げられ、多成分変換器の感度の改良
を行うことができる。

変換器の感度は、機械的な動きを電気的信号に変える際
の効率の基準である。変換器の感度およびそのような感
度における周波数の関数としての変化は、その目的の使
用における変換器の適合性を決定する上での２つの重要
な特性である。地震の調査において、変換器は１０−’
インチ／秒はどの小さい地面上の速度に感じなければな
らず、周波数範囲４〜５００Ｈｚ内で動作し、０．５〜
１０ボルト／インチ／秒の感度を有していなければなら
ない。

我々は、予定した試験を行い、多成分変換器を構成する
上で重要なパラメータについてまた多成分変換器Ｔの感
度を個々におよび全体的に高めることのできる改造につ
いて確認した。

上のバラメー 多成分変換器Ｔを構成する上でのより重要な２つのパラ
メータは、共振周波数ｆ′ｎと減衰定数δである。共振
周波数ｆイは、多成分変換器Ｔが用いられる周波数範囲
内にある、周波数応答に対する多成分変換器の振幅およ
び位相の領域を決定する、減衰定数δは行き過ぎ量を決
定し、多成分変換器Ｔの振幅および位相の応答の大きさ
を決定することに寄与するファクターである。本発明に
おいて、我々は、収容部の空洞の半径Ｒに対する慣性質
量の半径ｒの比ｒ　／　Ｒが多成分変換器Ｔの感度およ
び減衰定数δについて重要な効果を有し、また共振周波
数ｆ７の選択についても間接的に影響があることを見い
だした。慣性質量と収容部の空洞壁との間に形成される
環状の間隙における粘性のある磁性流体の流れは、これ
らの間に相対的な動きがあるとき、慣性質量の動きを低
下させる。

減衰定数δは磁性流体の粘性および慣性質量と収容部と
の間に形成される環状の間隙のサイズの関数とすること
ができる。

第９図を見ると、多成分変換器の慣性質量の異なった質
ｍｗｉについて共振周波数ｆｎ対有効ばね定数Ｋ（対数
軸）のグラフが示されている。それぞれの曲線は異なっ
た質量を表わし、矢印方向に質量は増大する。このよう
なグラフへの入口点は、多成分変換器Ｔの望ましい共振
周波数であって、そこから慣性質量の望ましい質量ある
いは有効ばね定数にのいずれかを選ぶことができる。そ
の結果得られた有効ばね定数あるいは慣性質量の質量が
次にそれぞれ決定される。

多成分変換器Ｔを共振周波数において用いることは避け
なければならないがら、共振周波数ｆｎは一般に多成分
変換器Ｔの動作周波数範囲の上限あるいは下限のいずれ
かを確定する。低共振周波数ｆｎでかつ多成分変換器Ｔ
の周波数の応答の範囲を限定しないように共振周波数ｆ
ｎよりも大きい周波数範囲で動作させることが好ましい
。

慣性質量の質量Ｗ、が増大するにつれて、必要な有効ば
ね定数には、必要な共振周波数ｆｎを維持するために、
得られる振幅の応答が減少するように増大する。有効ば
ね定数には与えた磁場の強さと多成分変換器Ｔの比ｒ／
Ｒとによって影響を受け、磁場の強さあるいは比ｒ　／
　Ｈのいずれかが増大すると有効ばね定数が増大する。

例として、第１０図に複数の磁場の強さに関して有効ば
ね定数Ｋについての比ｒ　／　Ｈの変化を示すが、矢印
方向に磁場の強さが増大する。

第１１図を見ると、慣性質量の相対速度Ｖ対多成分変換
器の比ｒ／Ｈのグラフが示されており、ここで収容部の
速度、慣性質量の質量および磁性流体の粘性と密度はそ
れぞれ一定値である。慣性質量の相対速度Ｖを最大にす
るため、従って多成分変換器の感度を最大にするため、
ｒ／Ｒの最適な比は約０．７である。しかし、実際上、
遼ばれる比ｒ　／　Ｒは低有効ばね定数にと最適な減衰
定数δとの折衷によって決まる。多成分変換器の比が０
．４−≦−ｒ／Ｒ＜０．９であると満足に動作するであ
ろう。

第１２図は、集中パラメータＡの異なった値についての
減衰定数δ対比ｒ／Ｒのグラフである。

パラメータＡは収容部の空洞の半径、慣性質量の質量、
有効ばね定数および磁性流体を組み合せたものである。

慣性質量の半径が大きくなると、あるいは逆に収容部の
空洞が小さくなると、減衰定数δは大きくなる。

■入玉段 慣性質量を浮遊させ中心位置にするための磁気手段りは
、放射状に対称的な強磁性流体力学的な中心への力およ
び強磁性流体力学的な浮遊させる力を発生させなければ
ならない。基本型の三成分変換器における磁気手段りは
垂直振動台における試験に適した最も都合のよいもの、
即ち浮遊のための永久双極子磁石であり、そして慣性質
量を水平方向の中心に定めるために収容部の円周に取り
付けられたセラミック磁石であった。その結果、有効ば
ね定数には水平方向および垂直方向で同じでなかった。

実際上、有効ばね定数には少なくともＸ、ＹおよびＺ方
向において同一かあるいはほぼ同一であることが好まし
い。

第１３ａ図に概略的に示すように、他の磁気手段り、は
複数の環状の磁石５ｏを備え、この磁石５０は収容部の
選ばれた緯度近くに取り付けられている。このような外
形をしていると、有効ばね定数には角度依存性を有さな
い、即ち、全ての放射方向において同じであるという利
点を有する。

多成分変換器Ｔの選ばれた軸に沿って電磁石または電磁
石コイル６０を備えた別の磁気手段Ｌ２が第１３ｂ図に
概略的に示されており、対称軸（例えば、Ｘ５ＹＳＺ軸
）の方向において等しい有効ばね定数Ｋを発生させる。

さらに、電磁石または電磁石コイル６０を用いると、慣
性質量の平行位置、有効ばね定数および減衰定数を制御
する（磁性流体の粘性が磁場に依存する範囲まで）方法
が可能となる０次に、多成分変換器Ｔの応答は、ばね定
数および減衰定数によってその応答が制御される範囲ま
で制御可能となる。さらに、電磁石あるいは電磁石コイ
ル６０は、動き検知手段Ｍの出力を用いるフィードバッ
ク回路によって制御可能となる。この方法によって時間
と共に変化するばね定数を発生させ、多成分変換器Ｔの
応答を改善することができる。電磁石あるいは電磁石コ
イル６０は多成分変換器Ｔに温度補償手段を備えてもよ
い。

もし多成分変換器Ｔを設置している間にこの垂直軸が地
球上の真の垂直軸から傾り（シばしばおこることである
カリと、平衡位置が横向きに動く。

慣性質量と収容部の空洞との半径に依存して、傾きは慣
性質量が収容部の壁に接触する前のある角度まで許容で
きる。放射状に対称的な強磁性流体力学的な力を発生す
る電磁石または電磁石コイルの磁気手段りおよびフィー
ドバック回路によって、自己中心化が実現できる。

の　　　　　　　　　　　　　　の 浮遊させ中心化させる磁場の放射状の対称性に関連する
慣性質量および収容部の空洞の球状の形状は、慣性質量
の動きを決めるファクターがどの方向においても同じ効
果を有するといった必要性から決まる０球状の対称性は
重要であって、粘性の流れと磁場の効果を単純にするか
、らである。空洞、慣性質量および磁場の対称性によっ
て、全ての方向においてできる限り一定である減衰定数
および有効ばね定数を結果的に得る。

および　　　の　　の 慣性質量の互に向き合う側に作用する強磁性流体力学的
な力における差異は、慣性質量と収容部との間に相対的
な動きがあるとき、ばね定数のように作用する。慣性質
量の半径ｒが収容部の空洞の半径Ｒに比して大きくなる
と、慣性質量に作用する磁場が増大し、これによって慣
性質量に働く強磁性流体力学的な力を引き起こし、有効
ばね定数が大きくなる。

慣性質量の半径ｒが減少するにつれて、粘性抵抗および
慣性質量の慣性は小さくなり、収容部に対する慣性質量
の速度は零に近づく、慣性質量の半径ｒが収容部の空洞
の半径Ｒに近づくにつれて（即ち、環状の間隙が非常に
小さ（なる）、流体の粘性は慣性質量が動くのを防ごう
とし、相対速度Ｖは再び零に近づく、中間に、相対速度
Ｖが第１１図に示すように最大となる環状の間隙のサイ
ズ（それ故、比ｒ　／　Ｒ）がある、最適な半径比ｒ／
Ｒは約０．７である。

実際には、比ｒ　／　Ｒは、周波数の関数としての振幅
と位相の望ましい応答を得るために必要な減衰定数δと
有効ばね定数にとの大きさに依存する。

用いる半径比ｒ　／　Ｒは、低有効ばね定数にと最適な
減衰定数δとを折衷したものに相当する。収容部の実際
の半径、即ち収容部の空洞の半径Ｒは動き検知手段の望
ましい感度によって決定される。

慣性質量の質量についての要求、即ちその半径ｒは１つ
のファクターとなることができる。好ましい態様におい
ては、収容部の半径、即ち収容部の空洞の半径Ｒが小さ
くなるにつれて、動き検知手段の電極領域、即ち多成分
変換器の感度は小さくなる。このようにして、電極領域
の下限、即ち収容部の空洞の半径Ｒ（収容部の表面）は
所望の感度によって制御される。

計！様生歎 ３つの直交する対電極を多成分変換器の一実施例につい
て述べてきた。実際には各一対の電極はそれ自身の回路
を有し第３図に示すようにキャパシタンスの変化を電圧
変化に変換する。これらの回路は同時に動作する。もし
１つの回路から他の回路へ十分な早さで切換える手段が
可能ならばただ１つの回路で間に合う。

３つ以上の直交する対電極が動きのＸ、Ｙ、Ｚ成分をそ
れぞれ表わす信号を発生するために必要となるであろう
。というのは電極は他の方向における球の相対的な動き
に対してわずかに感度があるためであって、また、実際
には多成分変換器は常に真の垂直方向からある角度まで
傾けられる（即ち、一対の電極は地球を基準としたＸ、
Ｙ、Ｚ軸に正確に並べられない）ためである、マククロ
チップを発振器、周波数−電圧変換器およびフィードバ
ック回路に用いることができ、機器のサイズが大きくな
らぬようにこれらを収容部内に含めることができる。

多成分変換器の収容部は、剛性のある材料からつくる必
要があり、また電界が収容部に結合することによって生
じる電極の外形の変質を防ぐために非導電性でなければ
ならない。

収容部は、これに取付けられている磁気手段による磁場
との短絡を防ぐために非磁性でなければならない。

」互と遇佐孟迷 最近用いられる磁性流体には下記のような幾種類かのタ
イプがある： （ａ）　　金属液体（例えば、水！Ｉ）あるいは非金属
液体（例えば、水）の中に磁粉（例えば、マグネタイト
）をコロイド状に懸濁した強磁性流体；（ｂ）常磁性の
塩溶液； （ｃ）　　純水な物質（例えば、液体酸素）；および（
ｄ）　　磁性のある流体化された固体。

磁性流体は下記の一般的な要求を満たさなければならな
い： （ａｌ　　作動温度で磁性を有しかつ液体であること；
および （ｂｌ　　もしコロイド状の場合、数年間安定であるこ
と。

好ましい磁性流体は、一般に、水、灯油、またはフェロ
フルーズ社（Ｆｅｒｒｏｆｌｕｉｄｓ　Ｃｏｒｐ、）、
Ｎａ５ｈｕａｓＮＨ５（強磁性流体の商業上の供給者と
してのみ知られている）が製造している有機液体などを
ペースにした強磁性流体である０強磁性流体は密度、粘
度、誘電率および熱伝導率のような種々の物理特性を有
することができるから、磁性流体は多成分変換器の与え
られた応用に最も適したこれらの物理特性の選択に基づ
いて一般に選ばれる。

ユＵ箪１１ 慣性質量は非磁性でかつ非導電性でなければならない、
もし磁性であると、浮遊させるための磁場は慣性質量を
ほとんど一直線に透過してしまうであろう、その結果、
磁場強さ、即ち磁性流体の圧力は上も下もほとんど同じ
になってしまう、従って、慣性質量は浮遊しない。もし
慣性質量が導電性であると、ここで用いたタイプの球状
のコンデンサ電極は形成されない、導電性の慣性質量は
表面上で球状の電極から絶縁できるが、その大きな重量
のために、より軽い例えばプラスチック製の慣性質量の
場合よりもより大きな密度の別な磁性流体、あるいはよ
り強い浮遊させるための磁場が必要となる。より強い磁
場はより大きな有効ばね定数をもたらす。

本発明の幾つかの態様を示してきたが、多成分変換器に
ついての変更および改造は請求項に記載されている本発
明の範囲から逸脱することな（行なわれるであろうこと
は当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は多成分変換器の断面図、第２図は第１図の２−
２線に沿った多成分変換器の断面図、第３図は多成分変
換器において検知されたキャパシタンスの変化を慣性質
量の動きの大きさと周期性を表わす信号に変換するため
の回路図、第４ａ図および第４ｂ図は基本型の一成分変
換器の側面図および断面図、第５図は磁気中心化手段を
有する変換器の断面図、第６ａ図および第６ｂ図は三成
分動き検知手段の一実施例を示す側面図および平面図、
第７ａ図および第７ｂ図は動き検知手段の他の実施例を
示す側面図および平面図、第８ａ図および第８ｂ図は動
き検知手段の別の実施例を示す側面図および平面図、第
９図は共振周波数ｒ７対有効ばね定数にのグラフ、第１
０図は複数の異なった磁場強さに関する有効ばね定数に
対比ｒ／Ｒのグラフ、第１１図は慣性質量の相対速度Ｖ
対比ｒ　／　Ｒのグラフ、第１２図は減衰定数δ対比ｒ
／Ｒのグラフ、第１３ａ図および第１３ｂ図は多成分変
換器の慣性質量を浮遊させかつ中心位置にするための磁
気手段の別の実施例を示す斜視図である。 なお図面に用いた符号において、 １・−収容部 ３　　　　　・−慣性質量 ５　　　・・−・−空洞 Ｔ・・　　　　多成分変換器 Ｍ　　−・−・動き検知手段 Ｌ・・−・−・・・−−−−−−・−・磁気手段（慣性
質量を浮遊させる手段／慣性質量を水平方 向の中心に定める手段） である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）慣性質量と （ｂ）上記慣性質量が少なくとも２つの独立した軸に沿
   った動きに応答するように上記慣性質量を浮遊させる手
   段と （ｃ）上記独立した軸に沿った上記慣性質量の動きの成
   分を検知する動き検知手段とを夫々具備する多成分変換
   器。 ２、上記慣性質量が非磁性である請求項１記載の多成分
   変換器。 ３、上記慣性質量が非導電性である請求項１または２記
   載の多成分変換器。 ４、上記慣性質量が球形である請求項１〜３のいずれか
   記載の多成分変換器。 ５、上記慣性質量を浮遊させる上記手段が （ａ）上記慣性質量が浸漬される磁性流体と （ｂ）上記慣性質量を上記磁性流体中に強磁性流体力学
   的に浮遊させる磁気手段とを具備する請求項１記載の多
   成分変換器。 ６、上記慣性質量が上記磁性流体の密度よりも大きい密
   度を有する請求項５記載の多成分変換器。 ７、上記磁性流体がキャリア流体中に磁粉のコロイド状
   の懸濁液を含むものである請求項５または６記載の多成
   分変換器。 ８、上記磁性流体がキャリア流体中に強磁性粉のコロイ
   ド状の懸濁液を含むものである請求項５または６記載の
   多成分変換器。 ９、上記慣性質量を水平方向の中心に定める手段をさら
   に具備する請求項１〜８のいずれか記載の多成分変換器
   。 １０、上記慣性質量を浮遊させる上記磁気手段が放射状
   に対称な磁場を発生させる磁気手段を含む請求項５〜９
   のいずれか記載の多成分変換器。 １１、少なくとも２つの軸に沿った慣性質量の動きの成
   分から得られる上記２つの軸に沿ったキャパシタンスの
   変化を表わす少なくとも第１および第２の信号を発生す
   るためのキャパシタンス検知手段を上記動き検知手段が
   具備する請求項１〜１０のいずれか記載の多成分変換器
   。 １２、キャパシタンスの変化を表わす上記第１および上
   記第２の信号を上記２つの軸に沿った上記慣性質量の動
   きの成分の大きさと周期性を表わす第１および第２の信
   号に変換する手段をさらに具備する請求項１１記載の多
   成分変換器。 １３、（ａ）慣性質量と、 （ｂ）上記慣性質量が応答する動きの方向に対して上記
   慣性質量が実質的に拘束されないようにした上記慣性質
   量を浮遊させる手段と、 （ｃ）上記慣性質量の選ばれた動きの成分を検知する動
   き検知手段とを夫々具備する多成分変換器。 １４、上記慣性質量が球形である請求項１３記載の多成
   分変換器。 １５、上記慣性質量を浮遊させる上記手段が（ａ）上記
   慣性質量が浸漬される磁性流体と（ｂ）上記慣性質量を
   上記磁性流体中に強磁性流体力学的に浮遊させる磁気手
   段とを具備する請求項１３または１４記載の多成分変換
   器。 １６、上記磁気手段が放射状に対称な強磁性流体力学的
   な力を発生させて上記慣性質量を上記磁性流体中に浮遊
   させるようにした請求項１５記載の多成分変換器。 １７、上記動き検知手段が選ばれた軸に沿った慣性質量
   の動きの成分から得られるキャパシタンスの変化を検知
   するキャパシタンス手段を含む請求項１３〜１６のいず
   れか記載の多成分変換器。 １８、選ばれた軸に沿った上記慣性質量の動きの大きさ
   および周期性を表わすキャパシタンスの変化から信号を
   発生する手段をさらに具備する請求項１７記載の多成分
   変換器。 １９、上記磁気手段が永久磁石を具備する請求項１５ま
   たは１６記載の多成分変換器。 ２０、上記磁気手段が電磁石を具備する請求項１５また
   は１６記載の多成分変換器。 ２１、上記磁気手段が電磁石コイルを具備する請求項１
   ５または１６記載の多成分変換器。 ２２、上記磁気手段が環状の磁石を具備する請求項１５
   または１６記載の多成分変換器。２３、（ａ）一般に閉
   塞された空洞を含む収容部と、 （ｂ）上記収容部の空洞を一般に満たす磁性流体と、 （ｃ）上記磁性流体が満たされた上記収容部の空洞中に
   浸漬される慣性質量と、 （ｄ）上記磁性流体の満たされた上記空洞中に上記慣性
   質量を浮遊させる磁気手段と、 （ｅ）上記浮遊した慣性質量の少なくとも２つの動きの
   成分を検知する動き検知手段とを夫々具備する多成分変
   換器。 ２４、上記収容部の空洞が半径Ｒを有する実質的に球状
   である請求項２３記載の多成分変換器。 ２５、上記収容部が非磁性である請求項２３または２４
   記載の多成分変換器。 ２６、上記収容部が非電導性である請求項２３〜２５の
   いずれか記載の多成分変換器。 ２７、上記磁性流体がキャリア流体中に磁粉のコロイド
   状の懸濁液を含むものである請求項２３〜２６のいずれ
   か記載の多成分変換器。 ２８、上記磁性流体が非電導性である請求項２３〜２７
   のいずれか記載の多成分変換器。 ２９、上記慣性質量が半径にを有する実質的に球形であ
   る請求項２４〜２８のいずれか記載の多成分変換器。 ３０、上記慣性質量が非磁性である請求項２３〜２９の
   いずれか記載の多成分変換器。 ３１、上記慣性質量が非電導性である請求項２３〜３０
   のいずれか記載の多成分変換器。 ３２、上記慣性質量が上記磁性流体よりも密度が大きい
   請求項２３〜３１のいずれか記載の多成分変換器。 ３３、上記慣性質量の半径と上記収容部の空洞の半径と
   の比ｒ／Ｒが０．４〜０．９の範囲にある請求項２９記
   載の多成分変換器。 ３４、上記磁気手段が上記慣性質量を平衡位置の近くに
   浮遊させかつ中心位置にするための放射状に対称な強磁
   性流体力学的な力を発生する手段を具備する請求項２３
   〜３３のいずれか記載の多成分変換器。 ３５、上記慣性質量の選ばれた動きの成分の大きさと周
   期性を表わす信号を得るために用いられる、上記収容部
   の互いに向き合う側に取り付けられる一対以上の電極を
   上記動き検知手段が具備する請求項２３〜３４のいずれ
   か記載の多成分変換器。 ３６、各一対の電極が選ばれた軸に沿って上記収容部の
   互いに向き合う側に取り付けられる一対の円形の電極を
   構成する請求項３５記載の多成分変換器。 ３７、各一対の電極が選ばれた軸に沿って上記収容部の
   互いに向き合う側に取り付けられる一対の四角形の電極
   を構成する請求項３５記載の多成分変換器。 ３８、各一対の電極が選ばれた軸に沿って上記収容部の
   互いに向き合う側に取り付けられる一対の月形状の電極
   を構成する請求項３５記載の多成分変換器。 ３９、上記動き検知手段が上記収容部の空洞のほぼ全表
   面にわたって一対以上の電極を具備する請求項２３〜３
   ８のいずれか記載の多成分変換器。 ４０、上記動き検知手段が上記慣性質量のほぼ全表面に
   わたって金属膜を具備する請求項３９記載の多成分変換
   器。 ４１、（ａ）閉塞された半径Ｒのほぼ球状の空洞を含む
   収容部と、 （ｂ）上記球状の空洞を一般に満たす磁性流体と、 （ｃ）上記磁性流体中に浸漬される半径ｒのほぼ球形の
   慣性質量と、 （ｄ）上記球状の空洞内の平衡位置近くに上記慣性質量
   を浮遊させる手段と上記平衡位置近くで上記慣性質量を
   水平方向の中心に定める手段と、 （ｅ）上記平衡位置の近くにおける慣性質量の少なくと
   も２つの動きの成分を検知する動き検知手段とを夫々具
   備する多成分変換器。 ４２、慣性質量を用いて地動の独立した成分を検知する
   方法であって、 （ａ）上記慣性質量を地動の少なくとも２つの成分に応
   答させるために上記慣性質量を平衡位置近くに浮遊させ
   るステップと （ｂ）上記慣性質量の上記平衡位置から少なくとも２つ
   の動きの成分を検知することにより上記動きが上記地動
   の独立した成分の大きさと周期性を表わすステップとを
   具備する地動の検知方法。 ４３、上記慣性質量の検知された変位を表わす信号を発
   生させるステップをさらに具備する請求項４２記載の方
   法。 ４４、上記浮遊させるステップが上記平衡位置近くに上
   記慣性質量を浮遊させかつ中心位置にするための放射状
   に対称な力を発生させることを具備する請求項４２また
   は４３記載の方法。