JPH0628698Y2 - Servo type geophone - Google Patents
Servo type geophoneInfo
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- JPH0628698Y2 JPH0628698Y2 JP4147487U JP4147487U JPH0628698Y2 JP H0628698 Y2 JPH0628698 Y2 JP H0628698Y2 JP 4147487 U JP4147487 U JP 4147487U JP 4147487 U JP4147487 U JP 4147487U JP H0628698 Y2 JPH0628698 Y2 JP H0628698Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、同一の装置から速度出力、加速度出力など
が同時に検出できるようになされた、航法装置や地震計
などに適用して好適なサーボ型受振器に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial field of application] This invention is suitable for a navigation device, a seismograph, or the like, which is capable of simultaneously detecting speed output, acceleration output, etc. from the same device. Type geophone.
［従来の技術］ サーボ型受振器は周知のように、通常の受振器に比べ、
高精度をもって振動現象を測定することができる。この
ような、受振器のうちサーボ型加速度受振器の一例を第
３図に示す。[Prior Art] As is well known, servo-type geophones are better than ordinary geophones.
The vibration phenomenon can be measured with high accuracy. An example of such a servo-type acceleration geophone is shown in FIG.
同図において、１はこの種サーボ型加速度受振器の要部
を示し、振子２の振動変位は変位検出器３によって電気
信号に変換され、この変位出力がアンプ４を介して駆動
部５の可動部９に供給される。In the figure, reference numeral 1 denotes a main part of this type of servo-type acceleration vibration receiver, in which the vibration displacement of the pendulum 2 is converted into an electric signal by the displacement detector 3, and this displacement output is moved by the drive unit 5 via the amplifier 4. It is supplied to the part 9.
駆動部５は振子２を常に平衡点へ戻そうとする復原力を
発生されるためのもので、可動部９は振子２と機械的に
連結された構成となされる。The drive unit 5 is for generating a restoring force that always returns the pendulum 2 to the equilibrium point, and the movable unit 9 is configured to be mechanically connected to the pendulum 2.
変位出力はこの駆動部５を介して負荷抵抗器６に供給さ
れ、その両端から導出された端子１３より検出出力（加
速度出力）が得られるようになされている。The displacement output is supplied to the load resistor 6 via the drive unit 5, and the detection output (acceleration output) is obtained from the terminals 13 derived from both ends thereof.
すなわち、振子２に対して加速度が作用してこの振子２
がその平衡点からずれると、このずれの量、つまり変位
量が変位検出器３によって検出される。変位出力は駆動
部５を介して負荷抵抗器６に供給されるため、振子２に
作用した加速度が電気信号Ｅに変換された状態で出力さ
れることになる。That is, the acceleration acts on the pendulum 2 and the pendulum 2
Is deviated from its equilibrium point, the amount of this deviation, that is, the amount of displacement is detected by the displacement detector 3. Since the displacement output is supplied to the load resistor 6 via the drive unit 5, the acceleration acting on the pendulum 2 is output in a state of being converted into an electric signal E.
なお、変位出力は駆動部５にも供給されているので、こ
れによって駆動部５には変位量に比例した電気的な復原
力が発生し、これに基づいて振子２が平衡点に戻され
る。つまり、駆動部５の作用によって振子２が原位置に
復原するようなサーボ力が作用することになる。Since the displacement output is also supplied to the drive unit 5, an electric restoring force proportional to the displacement amount is generated in the drive unit 5, and the pendulum 2 is returned to the equilibrium point based on this. That is, a servo force that restores the pendulum 2 to the original position is exerted by the action of the drive unit 5.
［考案が解決しようとする問題点］ ところで、上述のように構成された加速度受振器１は、
その出力端子１３からは加速度出力Ｅしか得ることがで
きない。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, the acceleration geophone 1 configured as described above is
Only the acceleration output E can be obtained from the output terminal 13.
従って、同じ振動源からの変位情報に基づいて加速度出
力の他に、変位出力や速度出力などを検出しようとする
と、加速度受振器の他に変位受振器、速度受振器を用意
しなければならない。Therefore, when it is attempted to detect a displacement output or a velocity output in addition to the acceleration output based on the displacement information from the same vibration source, a displacement geophone and a velocity geophone must be prepared in addition to the acceleration geophone.
しかし、これらの受振器はいづれも同一の原理に基づい
て構成されているものであるから、その内部構成も類似
する点が非常に多い。However, since these geophones are constructed based on the same principle, their internal configurations are very similar in many cases.
そこで、この考案ではこのような従来の問題点を構成簡
単に解決したものであって、１台の受振器から速度出力
や加速度出力などのように、別々の特性の検出出力が同
時に検出できるようにしたサーボ型受振器を提案するも
のである。Therefore, in the present invention, such a conventional problem is simply solved, and it is possible to simultaneously detect detection outputs having different characteristics such as speed output and acceleration output from a single geophone. It proposes a servo type geophone.
［問題点を解決するための技術的手段］ 上述の問題点を解決するため、この考案においては、重
力の作用によって振動する振子と、この振子の変位量を
検出する変位検出器と、その変位出力を微分する微分回
路と、振子に対する復原力を発生する駆動部と、この駆
動部を介して供給される上記微分出力を電圧変換する電
圧変換手段とからなる。[Technical Means for Solving Problems] In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a pendulum vibrating by the action of gravity, a displacement detector for detecting the displacement amount of the pendulum, and its displacement. It comprises a differentiating circuit for differentiating the output, a drive section for generating a restoring force for the pendulum, and a voltage converting means for converting the voltage of the differential output supplied via the drive section.
そして、変位検出器の出力端より上記振子の変位から受
振器の空間に対する速度出力が検出されると共に、この
速度検出と同時に電圧変換手段より受振器の空間に対す
る加速度出力が検出されるようになされたことを特徴と
するものである。Then, the output of the displacement detector detects a velocity output from the displacement of the pendulum with respect to the space of the geophone, and at the same time as this velocity detection, an acceleration output from the voltage converting means to the space of the geophone is detected. It is characterized by that.
［作用］ 振子２の変位は変位検出器３によって検出される。この
変位は単位時間当りの変位量であるから、その出力端子
１１には振子２に加えられた変位成分（振動成分）のう
ちの速度成分が得られる。速度出力Ｅ１は微分されるか
ら、電圧変換手段として機能する負荷抵抗器６に供給さ
れる。この負荷抵抗器６の両端から導出された出力端子
１３からは速度出力Ｅ１の微分出力である加速度出力Ｅ
２が得られる。[Operation] The displacement of the pendulum 2 is detected by the displacement detector 3. Since this displacement is the displacement amount per unit time, the velocity component of the displacement component (vibration component) applied to the pendulum 2 is obtained at the output terminal 11 thereof. Since the speed output E1 is differentiated, the speed output E1 is supplied to the load resistor 6 functioning as a voltage converting means. An acceleration output E, which is a differential output of the speed output E1, is output from an output terminal 13 derived from both ends of the load resistor 6.
2 is obtained.
このように、微分回路２０を介在させるだけで、変位成
分のうち速度成分と加速度成分の双方を同時に検出する
ことができる。As described above, by only interposing the differentiating circuit 20, both the velocity component and the acceleration component of the displacement component can be detected at the same time.
［実施例］ 続いて、この考案に係るサーボ型受振器の一例を第１図
以下を参照して詳細に説明する。[Embodiment] Next, an example of the servo type geophone according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
第１図において、振子２は一対の支持バネ１５Ａ，１５
Ｂによって支持されると共に、その一部には減衰器１６
が接続されている。In FIG. 1, the pendulum 2 has a pair of support springs 15A, 15A.
A part of the attenuator 16 is supported by B
Are connected.
振子２に作用した振動は変位検出器３によって、その速
度成分（電気信号）が検出され、これがアンプ４を介し
て出力端子１１に導出される。従って、端子１１には振
子２に作用した振動成分のうち速度出力Ｅ１が検出され
たことになる。The displacement detector 3 detects the velocity component (electrical signal) of the vibration acting on the pendulum 2, and the velocity component is output to the output terminal 11 via the amplifier 4. Therefore, the speed output E1 is detected at the terminal 11 among the vibration components acting on the pendulum 2.
出力端子１１に得られた速度出力Ｅ１はさらに微分回路
２０を経て駆動部５を構成する可動部９の可動コイル９
ａに供給される。The velocity output E1 obtained at the output terminal 11 is further passed through the differentiating circuit 20 to the movable coil 9 of the movable portion 9 which constitutes the drive portion 5.
is supplied to a.
これによって、可動部９には速度出力Ｅ１の微分出力
（電流）の大きさに対応した復原力が働き、振子２が元
位置に戻される力が得られる。As a result, the restoring force corresponding to the magnitude of the differential output (current) of the speed output E1 acts on the movable portion 9, and the force for returning the pendulum 2 to the original position is obtained.
駆動部５は図示するように、円筒状をなすコア７と、そ
の中心部に設けられた永久磁石８と、この永久磁石８の
磁路（空気）中に配された可動部９で構成されている。As shown in the figure, the drive unit 5 is composed of a core 7 having a cylindrical shape, a permanent magnet 8 provided in the center of the core 7, and a movable unit 9 arranged in the magnetic path (air) of the permanent magnet 8. ing.
微分出力はさらに負荷抵抗器６に供給されて電圧出力に
変換される。従って、この負荷抵抗器６の両端に設けら
れた出力端子１３には速度出力Ｅ１を微分した加速度出
力Ｅ２が得られることになる。The differential output is further supplied to the load resistor 6 and converted into a voltage output. Therefore, the acceleration output E2 obtained by differentiating the speed output E1 is obtained at the output terminals 13 provided at both ends of the load resistor 6.
このように微分回路２０の前段及び後段に出力端子１
１，１３を導出すれば、その一方から振動成分のうち速
度成分が、他方から加速度成分が夫々同時に検出される
ことになる。In this way, the output terminal 1 is provided at the front stage and the rear stage of the differentiating circuit 20.
By deriving 1 and 13, the velocity component of the vibration component is detected from one of them, and the acceleration component is detected from the other at the same time.
続いて、速度及び加速度の検出動作を数式を用いて説明
することにする。まず、以下のように各定数を定める。Next, the speed and acceleration detection operation will be described using mathematical expressions. First, each constant is determined as follows.
ｍ；振子２の質量 ｋ；支持バネ１５Ａ，１５Ｂのバネ定数 Ｄ；減衰器１６の定数 ｘ；振子２の変位、つまり受振器ケースに対する変位 ｙ；受振器の変位量、つまりケースの空間に対する変位 Ａｓ；変位検出部３の定数（電圧／変位） Ａ；アンプ４の増幅率 Ａｄ；微分回路２０の微分定数（電圧／速度） Ａｆ；駆動部５の定数（力／電流） ＲＬ；負荷抵抗 ｉｏ；駆動コイル９ａと負荷抵抗６に流れる電流 振子２の運動方程式は次式で与えられる。m: mass of the pendulum 2 k: spring constant of the support springs 15A and 15B D: constant of the damper 16 x: displacement of the pendulum 2, that is, displacement of the geophone case y: displacement of the geophone, that is, displacement of the case space As: constant of displacement detector 3 (voltage / displacement) A: amplification factor of amplifier 4 Ad: differential constant of differential circuit 20 (voltage / speed) Af: constant of driver 5 (force / current) RL; load resistance io The current flowing through the drive coil 9a and the load resistor 6 The equation of motion of the pendulum 2 is given by the following equation.
ここに、右辺は振子２に働く外力の総和であって、右辺
第１項は減衰器１６の制御力、第２項は支持バネ１５
Ａ，１５Ｂの復原力、第３項は可動コイル９ａの電磁力
であり、また第４項は振動加速度による慣性力である。 Here, the right side is the total external force acting on the pendulum 2, the first term on the right side is the control force of the attenuator 16, and the second term is the support spring 15.
The restoring force of A and 15B, the third term is the electromagnetic force of the movable coil 9a, and the fourth term is the inertial force due to the vibration acceleration.
電流ｉｏは、Ｋを定数として（２）式のように表され
る。The current io is expressed as in equation (2), where K is a constant.
従って、（１）式は（３）式のようになる。 Therefore, the equation (1) becomes the equation (3).
ここで（３）式、左辺第２項の増幅率Ａを大きく設定す
ると、（３）式は近似的に（４）式のように表すことが
できる。 If the amplification factor A of the second term on the left-hand side is set to a large value here, the expression (3) can be approximately expressed as the expression (4).
この（４）式から明らかなように、振子２の変位量ｘ
は、受振器１の空間に対する変位ｙの速度（ｄ／ｄｔ）
に比例することになる。従って、増幅器出力Ｅ１は Ｅ１＝As・X・A……(5) （４）式のｘを（５）式に代入すると となる。このように、出力端子１１に得られる出力Ｅ１
は、受振器１の空間に対する変位ｙを微分したものであ
るから、出力Ｅ１は速度出力となる。 As is clear from the equation (4), the displacement amount x of the pendulum 2
Is the velocity (d / dt) of the displacement y with respect to the space of the geophone 1.
Will be proportional to. Therefore, the amplifier output E1 is E 1 = As · X · A (5) Substituting x in Eq. (4) into Eq. (5) Becomes Thus, the output E1 obtained at the output terminal 11
Is a differential of the displacement y of the geophone 1 with respect to the space, so the output E1 is a velocity output.
一方、出力端子１３に得られる出力Ｅ２は Ｅ２＝io・RL……(7) （４）式のｘを（２）式に代入すると、 従って、 その結果、出力Ｅ２は変位ｙに対する加速度（ｄ２／ｄ
ｔ２）に比例した信号となる。On the other hand, the output E2 obtained at the output terminal 13 is E 2 = ioR L (7) Substituting x in equation (4) into equation (2), Therefore, As a result, the output E2 is the acceleration (d 2 / d
The signal is proportional to t 2 ).
このように、微分回路２０を設けることによって、振動
変位に対する速度出力Ｅ１と加速度出力Ｅ２とを、１台
の受振器１で同時に得ることができる。As described above, by providing the differentiating circuit 20, the velocity output E1 and the acceleration output E2 with respect to the vibration displacement can be simultaneously obtained by the single geophone 1.
第２図は微分回路２０の具体例であって、この例ではコ
ンデンサＣ１と帰還抵抗器Ｒ１との直列回路よりなる時
定数回路２１とオペアンプ２２とで構成される。なお、
抵抗器Ｒ１は接地するのではなく出力端子１３に接続さ
れる。FIG. 2 shows a specific example of the differentiating circuit 20, which is composed of a time constant circuit 21 and an operational amplifier 22 which are series circuits of a capacitor C1 and a feedback resistor R1. In addition,
The resistor R1 is connected to the output terminal 13 rather than grounded.
この構成において、コンデンサＣ１を流れる電流をｉ
１、抵抗器Ｒ１の両端電圧（オペアンプ２２の入力電
圧）をＥ０とし、またオペアンプ２２は理想アンプとす
れば、夫々（１０）、（１１）式が成立する。ただし、
ｉ１＜＜ｉｏとする。In this configuration, the current flowing through the capacitor C1 is i
1, assuming that the voltage across the resistor R1 (the input voltage of the operational amplifier 22) is E 0 and the operational amplifier 22 is an ideal amplifier, the equations (10) and (11) are established, respectively. However,
Let i1 << io.
（１０）式を微分して（１１）式に代入すると これに（５）式のＥ１を代入すると （１３）式を（１）に代入し、（４）及び（６）式と同
様にＥ１を求めると（１４）式の通りとなる。 Differentiating equation (10) and substituting it into equation (11) Substituting E1 in equation (5) into this By substituting the equation (13) into the equation (1) and obtaining E1 similarly to the equations (4) and (6), the equation (14) is obtained.
その結果、出力電圧Ｅ１は（６）式と同様に変位ｙの速
度に比例した出力となる。Ｅ２は、この回路においても
（９）式と同一の結果となる。 As a result, the output voltage E1 becomes an output proportional to the speed of the displacement y, as in the equation (6). E2 has the same result as the expression (9) also in this circuit.
ここで、Ｅ１，Ｅ２の値は、負荷抵抗６、振子２の質量
ｍ、微分用抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１及び永久磁石８
と可動コイル９よりなる駆動部５のみによって決定され
る。これらは、いずれも安定かつ高精度の部品が入手で
きるため、容易に高精度の受振器を製作することが可能
である。Here, the values of E1 and E2 are the load resistance 6, the mass m of the pendulum 2, the differentiating resistor R1, the capacitor C1, and the permanent magnet 8.
And the drive unit 5 including the movable coil 9 only. Since stable and highly accurate parts are available for all of these, it is possible to easily manufacture a highly accurate geophone.
［考案の効果］ 以上説明したように、この考案によれば微分回路２０を
設け、変位検出器３の出力と、これをさらに微分した出
力とを同時に得るように構成したものである。[Advantage of the Invention] As described above, according to the present invention, the differentiating circuit 20 is provided and the output of the displacement detector 3 and the further differentiated output thereof are simultaneously obtained.
これによれば、一方の出力端子１１からは変位ｙの微分
出力である速度出力Ｅ１が得られ、これと同時に他方の
出力端子１３からは速度出力Ｅ１の微分出力である変位
ｙの加速度出力Ｅ２が得られる。According to this, the velocity output E1 which is the differential output of the displacement y is obtained from one output terminal 11, and at the same time, the acceleration output E2 of the displacement y which is the differential output of the velocity output E1 from the other output terminal 13. Is obtained.
従って、１台の受振器でも特性の異なる複数の信号を同
時に得ることができる。そのため、変位測定装置全体の
構成を大幅に簡略化できる。Therefore, a single geophone can simultaneously obtain a plurality of signals having different characteristics. Therefore, the configuration of the entire displacement measuring device can be greatly simplified.
また、サーボ型受振器では、速度と加速度出力を安定
に、しかも精度よく検出できるから、高精度の受振器を
得ることができる。Further, in the servo type geophone, the velocity and the acceleration output can be detected stably and accurately, so that the geophone with high precision can be obtained.
第１図はこの考案に係るサーボ型受振器の一例を示す要
部の構成図、第２図は微分回路の具体例を示す接続図、
第３図は従来のサーボ型加速度受振器の構成図である。 １……サーボ型受振器 ２……振子 ３……変位検出器 ５……駆動部 ６……負荷抵抗器 ２０……微分回路 Ｅ１……速度出力 Ｅ２……加速度出力FIG. 1 is a configuration diagram of a main part showing an example of a servo type geophone according to the present invention, FIG. 2 is a connection diagram showing a concrete example of a differentiating circuit,
FIG. 3 is a block diagram of a conventional servo-type acceleration geophone. 1 ... Servo type geophone 2 ... Pendulum 3 ... Displacement detector 5 ... Drive unit 6 ... Load resistor 20 ... Differentiation circuit E1 ... Speed output E2 ... Acceleration output
Claims (1)
する電圧変換手段とからなり、 上記変位検出器の出力端より上記振子の変位から受振器
の空間に対する速度出力が検出されると共に、この速度
検出と同時に上記電圧変換手段より受振器の空間に対す
る加速度出力が検出されるようになされたことを特徴と
するサーボ型受振器。1. A pendulum that vibrates by the action of gravity, a displacement detector that detects the amount of displacement of the pendulum, a differentiation circuit that differentiates the displacement output thereof, and a drive unit that generates a restoring force for the pendulum. The differential output supplied via the drive section is composed of a voltage converting means for converting a voltage, and a velocity output to the space of the geophone is detected from the displacement end of the pendulum from the output end of the displacement detector. At the same time as the detection, an acceleration output with respect to the space of the geophone is detected by the voltage converting means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4147487U JPH0628698Y2 (en) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Servo type geophone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4147487U JPH0628698Y2 (en) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Servo type geophone |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63150377U JPS63150377U (en) | 1988-10-04 |
| JPH0628698Y2 true JPH0628698Y2 (en) | 1994-08-03 |
Family
ID=30856513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4147487U Expired - Lifetime JPH0628698Y2 (en) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Servo type geophone |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0628698Y2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010096552A (en) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Tokyo Keiki Inc | Method and device of calibrating vibration velocity sensor |
| JP2010230310A (en) * | 2009-03-06 | 2010-10-14 | Tokkyokiki Corp | Servo vibration sensor and vibration controller |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014174037A (en) * | 2013-03-11 | 2014-09-22 | Tokyo Sokushin:Kk | Displacement measurement mechanism |
-
1987
- 1987-03-23 JP JP4147487U patent/JPH0628698Y2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010096552A (en) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Tokyo Keiki Inc | Method and device of calibrating vibration velocity sensor |
| JP2010230310A (en) * | 2009-03-06 | 2010-10-14 | Tokkyokiki Corp | Servo vibration sensor and vibration controller |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63150377U (en) | 1988-10-04 |
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