JPH07113577B2 - 地震感知器 - Google Patents
地震感知器Info
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- JPH07113577B2 JPH07113577B2 JP60006333A JP633385A JPH07113577B2 JP H07113577 B2 JPH07113577 B2 JP H07113577B2 JP 60006333 A JP60006333 A JP 60006333A JP 633385 A JP633385 A JP 633385A JP H07113577 B2 JPH07113577 B2 JP H07113577B2
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- seismic
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (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。
するものである。
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にあるといわ
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）。
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少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の範囲でフラット特性，精密級では0.1〜5Hzの範囲
でフラット特性,5Hzを越える範囲では感度は下降特性と
すること」になっている。
原因による地盤及び建物の微少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の範囲でフラット特性，精密級では0.1〜5Hzの範囲
でフラット特性,5Hzを越える範囲では感度は下降特性と
すること」になっている。
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。
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
より発生する磁束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が難しく
（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。
知器）を示す。この動電型地震感知器は、永久磁石４に
より発生する磁束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が難しく
（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
フィルターで5Hz以上を減衰させるようにしている。従
ってストレーンゲージ型の地震感知器はこのフィルター
の特性に大きく左右され、更にベクトル合成を行う為に
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。
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
フィルターで5Hz以上を減衰させるようにしている。従
ってストレーンゲージ型の地震感知器はこのフィルター
の特性に大きく左右され、更にベクトル合成を行う為に
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を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、マイクロスイッチ
14のアクチュエータ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っ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。
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を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、マイクロスイッチ
14のアクチュエータ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っ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〔特開昭60−231
120号（特公平２−45133号）〕にて新しいタイプの地震
感知器を提案している。それは第５図及び第６図に示す
ような、円柱状の容器31に例えば水銀や油などの液体32
を入れ、この容器31の蓋には発行ダイオード等の光源34
とこの液体32からの反射光を受光する受光素子35を備え
て、地震波によって容器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って変化する反射光
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ような新しいタイプの地震感知
器である。
120号（特公平２−45133号）〕にて新しいタイプの地震
感知器を提案している。それは第５図及び第６図に示す
ような、円柱状の容器31に例えば水銀や油などの液体32
を入れ、この容器31の蓋には発行ダイオード等の光源34
とこの液体32からの反射光を受光する受光素子35を備え
て、地震波によって容器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って変化する反射光
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ような新しいタイプの地震感知
器である。
この地震感知器の動作原理は次のとおりである。
即ち、簡単のため液体の入った小円筒容器を一定震動加
速度で水平方向に加振させたときの液体の表面の液の動
きは、震動加速度の大きさをA,重力の加速度をg,波の振
幅をa,その波長をλとし、波の進路に沿ってχ軸をとる
とすれば第12図に示すように、小円筒容器の側壁のとこ
ろがちょうど山ないし谷になる1/2波長の正弦波の振動
が主成分となる振動をする。そして、液面の傾斜角θは
その値が小さい場合には次の式で与えられる。
速度で水平方向に加振させたときの液体の表面の液の動
きは、震動加速度の大きさをA,重力の加速度をg,波の振
幅をa,その波長をλとし、波の進路に沿ってχ軸をとる
とすれば第12図に示すように、小円筒容器の側壁のとこ
ろがちょうど山ないし谷になる1/2波長の正弦波の振動
が主成分となる振動をする。そして、液面の傾斜角θは
その値が小さい場合には次の式で与えられる。
つまり、振動加速度の大きさＡは液体表面の傾斜角に比
例する振動加速度を検出するためには液体表面の傾斜角
を検出すればよいことになる。
例する振動加速度を検出するためには液体表面の傾斜角
を検出すればよいことになる。
このような円筒容器内の波は円形波であり、側壁のとこ
ろでは液体は鉛直方向に動かなければならず、円形波の
パターンは山ないし谷がちょうど側壁の位置にくるよう
な大きさになり、水平加振時は第12図，上下加振時に第
13図を基本波モードとする波が発生する。
ろでは液体は鉛直方向に動かなければならず、円形波の
パターンは山ないし谷がちょうど側壁の位置にくるよう
な大きさになり、水平加振時は第12図，上下加振時に第
13図を基本波モードとする波が発生する。
次に、液面の傾斜角を検出する基本的な光学系は第14図
に示すとおりである。
に示すとおりである。
即ち、液面への入射光束をφ1,静止した液面での反射光
束をφ2,傾いた液面での反射光束をφ3,傾斜角θだけ液
面が変化したときの光電変換素子へ入射する光束の変化
量をφ4,とすると、図から明らかなように液面がθなる
角度だけ傾くと、反射光束の移動角は２θとなるので、
結局光電変換素子への入射光束の変化量φ４（液体表面
からの反射光束の変化量）はθに比例することになる。
束をφ2,傾いた液面での反射光束をφ3,傾斜角θだけ液
面が変化したときの光電変換素子へ入射する光束の変化
量をφ4,とすると、図から明らかなように液面がθなる
角度だけ傾くと、反射光束の移動角は２θとなるので、
結局光電変換素子への入射光束の変化量φ４（液体表面
からの反射光束の変化量）はθに比例することになる。
今、光電変換素子としてホトダイオードのようなものを
使用すると、その出力は入射光束（光量）に比例するか
ら、円筒容器が加速されると、そのときの出力ｕは式
を考慮すれば次の式で表わされる。
使用すると、その出力は入射光束（光量）に比例するか
ら、円筒容器が加速されると、そのときの出力ｕは式
を考慮すれば次の式で表わされる。
ｕ＝K1・θ＝K2・Ａ・・・ 但し、K1,K2は定数 即ち、この地震感知器は感知部20の受光素子35から出力
された振動加速度に比例した信号20aを交流増幅器22に
より増幅し、コンパレータ23,25等により複数のレベル
地震を感知するものであるが、この感知特性に影響を及
ぼす要素としては、液体の種類や量，発受光素子自体の
特性，電源電圧変動，周囲温度変化など種々雑多なもの
が考えられ、とりわけ容器の形状が種類の違う垂直上下
振動波（以下上下動という）及び水平振動波（以下水平
動という）の混在する振動波の検出感度や精度に大きな
影響力をもつことを、例えばエルセントロ地震波の記録
データに基づく加振テスト結果により把握した。
された振動加速度に比例した信号20aを交流増幅器22に
より増幅し、コンパレータ23,25等により複数のレベル
地震を感知するものであるが、この感知特性に影響を及
ぼす要素としては、液体の種類や量，発受光素子自体の
特性，電源電圧変動，周囲温度変化など種々雑多なもの
が考えられ、とりわけ容器の形状が種類の違う垂直上下
振動波（以下上下動という）及び水平振動波（以下水平
動という）の混在する振動波の検出感度や精度に大きな
影響力をもつことを、例えばエルセントロ地震波の記録
データに基づく加振テスト結果により把握した。
地震が発生すると、直下型地震の場合を除いて、通常は
まず初期微動（以下Ｐ波という）が最初に到来し、略７
秒〜30秒（震源地と観測地との距離によって変化する
が、過去の地震データより現実にエレベータ等の被害に
生じる地震での時間）経過してから本震（以下Ｓ波とい
う）が襲来する。
まず初期微動（以下Ｐ波という）が最初に到来し、略７
秒〜30秒（震源地と観測地との距離によって変化する
が、過去の地震データより現実にエレベータ等の被害に
生じる地震での時間）経過してから本震（以下Ｓ波とい
う）が襲来する。
このＰ波は通常加速度が10gal以下で、上下動と水平動
が混在するが、上下動成分が多く、一方Ｓ波も上下動と
水平動が混在するが、加速度が30gal以上で水平動成分
が多い特徴があり、特に振動エネルギーの小さな上下動
を主成分とするＰ波と同じく振動エネルギーの小さな10
gal程度の水平動を主成分とする種々の外乱振動（雑振
動）との区別がつき難く、雑振動の水平動による誤検出
の虞れを少なくすることがこの新しいタイプの地震感知
器の実用上の課題と考えられる。
が混在するが、上下動成分が多く、一方Ｓ波も上下動と
水平動が混在するが、加速度が30gal以上で水平動成分
が多い特徴があり、特に振動エネルギーの小さな上下動
を主成分とするＰ波と同じく振動エネルギーの小さな10
gal程度の水平動を主成分とする種々の外乱振動（雑振
動）との区別がつき難く、雑振動の水平動による誤検出
の虞れを少なくすることがこの新しいタイプの地震感知
器の実用上の課題と考えられる。
又、この地震感知器の応用面を考えると、Ｐ波をいかに
早く正確に検出して警報等を発し、その後のＳ波に備え
るかは重要な問題であり、Ｐ波とＳ波の混在する地震波
をいかにして１台の感知器により確実に検出することが
できるかが製品開発面での課題でもあった。
早く正確に検出して警報等を発し、その後のＳ波に備え
るかは重要な問題であり、Ｐ波とＳ波の混在する地震波
をいかにして１台の感知器により確実に検出することが
できるかが製品開発面での課題でもあった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、Ｐ波とＳ波
の混在する地震波を、Ｐ波もＳ波もともにきわめて精度
よく検出できる地震感知器を提供することを目的とす
る。
の混在する地震波を、Ｐ波もＳ波もともにきわめて精度
よく検出できる地震感知器を提供することを目的とす
る。
本発明は、外部からの光を遮断する密閉構造の円柱状の
容器を備え、該容器の底部は中心に向かって傾斜をもっ
た逆円錐形状をし、該底部には光を反射する液体が入っ
ており、前記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液体の表面からの反射
光を受光し、その光量を電気信号に変換する光電変換素
子とを備えた感知部を設け、前記液体の液面の傾きを前
記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
逆円錐形状の容器の頂角は振動加速度が10gal近辺で上
下加振の場合と水平加振の場合との前記光電変換素子の
出力電気信号比が略1.5〜2,振動加速度が30gal近辺で上
下加振の場合と水平加振の場合との前記光電変換素子の
出力電気信号比が略0.5以下の比率をもつ角度に形成す
るものである。
容器を備え、該容器の底部は中心に向かって傾斜をもっ
た逆円錐形状をし、該底部には光を反射する液体が入っ
ており、前記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液体の表面からの反射
光を受光し、その光量を電気信号に変換する光電変換素
子とを備えた感知部を設け、前記液体の液面の傾きを前
記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
逆円錐形状の容器の頂角は振動加速度が10gal近辺で上
下加振の場合と水平加振の場合との前記光電変換素子の
出力電気信号比が略1.5〜2,振動加速度が30gal近辺で上
下加振の場合と水平加振の場合との前記光電変換素子の
出力電気信号比が略0.5以下の比率をもつ角度に形成す
るものである。
上述の如く構成すれば、Ｐ波とＳ波に対する感度がきわ
めて適切な地震感知器として機能する。
めて適切な地震感知器として機能する。
以下、本発明の一実施例について、図面を用いて説明す
る。
る。
第１図は本発明による感知部の一例を示す断面図であ
る。図中40は本発明による容器で、この容器40内の底部
40aは所定の傾斜角θ（頂角）を有する逆円錐形状に構
成されている。41は比重が大きく低粘度でかつ表面反射
率の高い，例えば水銀のような液体、42は液体41より比
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
面変化率の低い，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）。44はカバー45に設けられた例えば発行ダイオード
等の光源46に電圧を供給する電源、47は光源46からの光
を容器40内に透過する材質で構成された保持板48に支持
された光を受光する受光素子、カバー45の内面45aは表
面反射率が高く光源46の光がムダなく受光素子47に集ま
るように構成され、又光源46と受光素子47は何れの方向
に加振されても感知器の出力レベルに差が生じることが
ないように、容器40の中心線Ｘ−Ｘ上に配置されてい
る。信号処理部については第５図と全く同一である。
る。図中40は本発明による容器で、この容器40内の底部
40aは所定の傾斜角θ（頂角）を有する逆円錐形状に構
成されている。41は比重が大きく低粘度でかつ表面反射
率の高い，例えば水銀のような液体、42は液体41より比
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
面変化率の低い，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）。44はカバー45に設けられた例えば発行ダイオード
等の光源46に電圧を供給する電源、47は光源46からの光
を容器40内に透過する材質で構成された保持板48に支持
された光を受光する受光素子、カバー45の内面45aは表
面反射率が高く光源46の光がムダなく受光素子47に集ま
るように構成され、又光源46と受光素子47は何れの方向
に加振されても感知器の出力レベルに差が生じることが
ないように、容器40の中心線Ｘ−Ｘ上に配置されてい
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、従って容器40内の
輝度分布は一定で受光素子47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、光の反射や散乱の形態が変化して容器40内
の輝度分布も変化し、それに対応して受光素子47の出力
20aの交流成分22a（前置増幅器22を介した後の出力。以
下感知部20の交流出力電圧という）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が、振動の加速度と交流出力電圧
22aとは略比例関係にある。
は、二重層液体43も静止状態にあり、従って容器40内の
輝度分布は一定で受光素子47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、光の反射や散乱の形態が変化して容器40内
の輝度分布も変化し、それに対応して受光素子47の出力
20aの交流成分22a（前置増幅器22を介した後の出力。以
下感知部20の交流出力電圧という）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が、振動の加速度と交流出力電圧
22aとは略比例関係にある。
ここで、容器40の底部40aを傾斜角θ（頂角）の逆円錐
形状に構成する理由について以下詳細に説明する。
形状に構成する理由について以下詳細に説明する。
第８図は容器40における底部40aの傾斜角θを変えた時
の本発明による感知部20の上下加振の場合の交流出力電
圧22a（Ｐ）と水平加振の場合の交流出力電圧2a（Ｓ）
との交流出力電圧比P/Sと加速度の関係を示す実験結果
であり、第８図からわかるとおり傾斜角θが120゜の場
合には10gal付近の出力電圧比P/Sが小さすぎて雑振動が
あればその影響によるＰ波を十分に検出できず、一方傾
斜角θが80゜の場合には、30gal以上の出力電圧比P/Sが
大きすぎてＳ波の正確な検出ができず、傾斜角θが100
゜付近であれば加速度10gal付近で出力電圧比P/S＝1.5
〜２倍、加速度30gal近辺で出力電圧比P/S＝0.5という
略理想的な比率P/S−加速度特性が得られることが例え
ばエルセントロ地震波に基づく加震テストにより明らか
となった。
の本発明による感知部20の上下加振の場合の交流出力電
圧22a（Ｐ）と水平加振の場合の交流出力電圧2a（Ｓ）
との交流出力電圧比P/Sと加速度の関係を示す実験結果
であり、第８図からわかるとおり傾斜角θが120゜の場
合には10gal付近の出力電圧比P/Sが小さすぎて雑振動が
あればその影響によるＰ波を十分に検出できず、一方傾
斜角θが80゜の場合には、30gal以上の出力電圧比P/Sが
大きすぎてＳ波の正確な検出ができず、傾斜角θが100
゜付近であれば加速度10gal付近で出力電圧比P/S＝1.5
〜２倍、加速度30gal近辺で出力電圧比P/S＝0.5という
略理想的な比率P/S−加速度特性が得られることが例え
ばエルセントロ地震波に基づく加震テストにより明らか
となった。
因みに、第11図（（ａ）は水平動（Ｓ波）特性，（ｂ）
は上下動（Ｐ波）特性）は容器底部40aの傾斜角が100゜
の場合の加速度と感知部20の交流出力電圧の特性を示し
た実験結果で、水平動に対しては低gal領域，即ち初期
微動領域では出力が低く、逆に上下動に対しては出力が
高くなっており、高gal領域，即ち本震領域では水平動
に対する出力の方が上下動に対する出力より高く、加速
度に対して略直線的に増加している。
は上下動（Ｐ波）特性）は容器底部40aの傾斜角が100゜
の場合の加速度と感知部20の交流出力電圧の特性を示し
た実験結果で、水平動に対しては低gal領域，即ち初期
微動領域では出力が低く、逆に上下動に対しては出力が
高くなっており、高gal領域，即ち本震領域では水平動
に対する出力の方が上下動に対する出力より高く、加速
度に対して略直線的に増加している。
つまり、地震時の初期微動領域ではＰ波の感度をＳ波の
それより高くして的確にＰ波を捉え（初期微動領域の振
動エネルギーは小さいのでＳ波の感度が高いと雑振動の
影響を受けやすくなる）、本震領域ではＳ波の感度をＰ
波のそれよりも高くして、一台の感知器の地震波，即ち
Ｐ波とＳ波を正確かつ確実に検出できることが実験で実
証された。
それより高くして的確にＰ波を捉え（初期微動領域の振
動エネルギーは小さいのでＳ波の感度が高いと雑振動の
影響を受けやすくなる）、本震領域ではＳ波の感度をＰ
波のそれよりも高くして、一台の感知器の地震波，即ち
Ｐ波とＳ波を正確かつ確実に検出できることが実験で実
証された。
この地震感知器については、定性的に次のように簡略化
して説明できよう。
して説明できよう。
即ち、第９図（ａ）は容器底部40aの傾斜角θが大きい
容器40の場合、第９図（ｂ）は容器底部40aの傾斜角θ
が小さい容器の場合を示すが、二重層液43を構成する高
粘度の液体42は制動効果を与えるだけのものなので、簡
単のため表面反射率が高く比重の大きい液体41のみの場
合を考えると、第９図（ａ）は水平振動による液体41の
動きを示し、傾斜角θが大きい程、底部40aの傾斜が緩
やかなので、液体41は水平方向に動きやすくなる事が容
易に理解できる。
容器40の場合、第９図（ｂ）は容器底部40aの傾斜角θ
が小さい容器の場合を示すが、二重層液43を構成する高
粘度の液体42は制動効果を与えるだけのものなので、簡
単のため表面反射率が高く比重の大きい液体41のみの場
合を考えると、第９図（ａ）は水平振動による液体41の
動きを示し、傾斜角θが大きい程、底部40aの傾斜が緩
やかなので、液体41は水平方向に動きやすくなる事が容
易に理解できる。
一方、上下振動による液体41の動きは第９図（ｂ）に示
すように、傾斜角θが逆に小さい方が液体41の表面張力
に基づく側面との摩擦抵抗が小さくなるので、第９図
（ａ）の場合とは異なったモードで上下に変形しやすく
なると考えられる。
すように、傾斜角θが逆に小さい方が液体41の表面張力
に基づく側面との摩擦抵抗が小さくなるので、第９図
（ａ）の場合とは異なったモードで上下に変形しやすく
なると考えられる。
今、外部からの加振力により液体41の変形が主に容器壁
面との摩擦抵抗に打ち勝って生ずるものと考えると、第
10図（（ａ）は傾斜角が大きい場合、（ｂ）は傾斜角が
小さい場合を示す）に示すように、上下加振力Ｆ（反
力）の分力F1は傾斜角θが小さい程大きくなるため、液
体41が変化しやすく、出力電圧比P/Sは傾斜角θが小さ
い程大きくなることが理解できる。そして、比率P/S−
加速度特性は、液体の種類や量が同じであるかぎり、傾
斜角θを変化させても交わることはないと考えられる。
面との摩擦抵抗に打ち勝って生ずるものと考えると、第
10図（（ａ）は傾斜角が大きい場合、（ｂ）は傾斜角が
小さい場合を示す）に示すように、上下加振力Ｆ（反
力）の分力F1は傾斜角θが小さい程大きくなるため、液
体41が変化しやすく、出力電圧比P/Sは傾斜角θが小さ
い程大きくなることが理解できる。そして、比率P/S−
加速度特性は、液体の種類や量が同じであるかぎり、傾
斜角θを変化させても交わることはないと考えられる。
以上の説明では、液体41には水銀、液体42には航空機の
作動油を使用した実施例を述べたもので、それぞれの液
体の量を変化させたり、別の種類の液体を使用した場合
には、容器40の最適な内面形状も変わってくるが、本発
明の技術思想は液体の量あるいは液体の種類が変わって
も容易に応用のきくことは明白である。
作動油を使用した実施例を述べたもので、それぞれの液
体の量を変化させたり、別の種類の液体を使用した場合
には、容器40の最適な内面形状も変わってくるが、本発
明の技術思想は液体の量あるいは液体の種類が変わって
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、感知部の容器底部に
所定の傾斜角を持たせることにより、振動エネルギーの
小さな初期微動領域では主として上下動を、又振動エネ
ルギーの大きな本震領域では主として水平動に対する感
度の高い感知器が得られるため、一台の感知器の加速度
信号レベルのみを監視するだけで初期微動と本震動を明
瞭に区別して検出できる特有の効果を有する地震感知器
を得ることができる。
所定の傾斜角を持たせることにより、振動エネルギーの
小さな初期微動領域では主として上下動を、又振動エネ
ルギーの大きな本震領域では主として水平動に対する感
度の高い感知器が得られるため、一台の感知器の加速度
信号レベルのみを監視するだけで初期微動と本震動を明
瞭に区別して検出できる特有の効果を有する地震感知器
を得ることができる。
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ック図、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図は本発明による地震感知器の振動加速度に対
する出力電圧比P/Sの実験結果を示す図、第９図，第10
図及び第11図は本発明の地震感知器の特性を説明する説
明図、第12図乃至第14図は新しい地震感知器の基本原理
を説明するための説明図である。 20……感知部 21……信号処理部 22……前置増幅器 23,25……コンパレータ 24,26……出力回路 31,40……容器 40a……容器内の底部 32,41,42,43……液体 34,46……光源 35,47……受光素子 θ……傾斜角（頂角）
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ック図、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図は本発明による地震感知器の振動加速度に対
する出力電圧比P/Sの実験結果を示す図、第９図，第10
図及び第11図は本発明の地震感知器の特性を説明する説
明図、第12図乃至第14図は新しい地震感知器の基本原理
を説明するための説明図である。 20……感知部 21……信号処理部 22……前置増幅器 23,25……コンパレータ 24,26……出力回路 31,40……容器 40a……容器内の底部 32,41,42,43……液体 34,46……光源 35,47……受光素子 θ……傾斜角（頂角）
Claims (7)
- 【請求項１】外部からの光を遮断する密閉構造の円柱状
の容器を備え、該容器の底部は中心に向かって傾斜をも
った逆円錐形状をし、該底部には光を反射する液体が入
っており、前記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液体の表面からの反
射光を受光し、その光量を電気信号に変換する光電変換
素子とを備えた感知部を設け、前記液体の液面の傾きを
前記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
記逆円錐形状の容器の頂角は振動加速度が10gal近辺で
上下加振の場合と水平加振の場合との前記光電変換素子
の出力電気信号比が略1.5〜2,振動加速度が30gal近辺で
上下加振の場合と水平加振の場合との前記光電変換素子
の出力電気信号比が略0.5以下の比率をもつ角度に形成
することを特徴とする地震感知器。 - 【請求項２】前記頂角は主として前記液体の量，種類に
よって決まる角度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。 - 【請求項３】前記液体の表面反射率の高い液体であるこ
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。 - 【請求項４】前記液体は水銀であることを特徴とする特
許請求の範囲第３項記載の地震感知器。 - 【請求項５】前記頂角は100゜であることを特徴とする
特許請求の範囲第４項記載の地震感知器。 - 【請求項６】前記信号処理部は前記光電変換素子の出力
電気信号を入力として前記液体の液面の傾きを前記液体
表面からの反射光量の変化として捉える交流増幅器を備
え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。 - 【請求項７】前記信号処理部は複数の所定値を比較する
コンパレータを備え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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60006333A JPH07113577B2 (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 地震感知器 |
| GB08510935A GB2160319B (en) | 1984-05-01 | 1985-04-30 | Detecting of seismic waves by sensing the movement of a liquid surface |
| US06/729,117 US4662225A (en) | 1984-05-01 | 1985-04-30 | Seismic detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60006333A JPH07113577B2 (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 地震感知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61164125A JPS61164125A (ja) | 1986-07-24 |
| JPH07113577B2 true JPH07113577B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=11635432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60006333A Expired - Lifetime JPH07113577B2 (ja) | 1984-05-01 | 1985-01-16 | 地震感知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113577B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63222227A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-16 | Fujitec Co Ltd | 地震感知器の動作確認方法 |
| US8443673B2 (en) * | 2009-08-03 | 2013-05-21 | Lumedyne Technologies Incorporated | High sensitivity geophone |
| JP2011145157A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Yamatake Corp | 振動センサ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4511983Y1 (ja) * | 1968-09-11 | 1970-05-27 | ||
| JPS5856092A (ja) * | 1981-09-29 | 1983-04-02 | 富士電機株式会社 | 侵入警戒装置 |
-
1985
- 1985-01-16 JP JP60006333A patent/JPH07113577B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61164125A (ja) | 1986-07-24 |
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