JPH11132840A - Optical pendulum seismic sensor as well as protection-against-disasters alarm device and protection-against-disasters alarm judgment method using it - Google Patents

Optical pendulum seismic sensor as well as protection-against-disasters alarm device and protection-against-disasters alarm judgment method using it

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JPH11132840A
JPH11132840A JP9298804A JP29880497A JPH11132840A JP H11132840 A JPH11132840 A JP H11132840A JP 9298804 A JP9298804 A JP 9298804A JP 29880497 A JP29880497 A JP 29880497A JP H11132840 A JPH11132840 A JP H11132840A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical pendulum seismic sensor as a protection-against- disasters alarm device and a protection-against-disasters alarm judgment method, using the sensor, in which a pendulum motion containing a miscelleneous tremor, large-scale seismic waves and small-scale faint seismic waves are discriminated and detected without being subjected to the influence of a noise, in which a malfunction is small, whose performance is stable, whose sensitivity is high and which are low-cost. SOLUTION: An optical-miscelleneous-tremor removal means by which only seismic waves are extracted from miscelleneous vibrations detected by a sensor is built in a seismic sensor which optically detects a pendulum motion. The optical-miscelleneous-tremor removal means is composed of the intensity distribution of light, a magnitude relationship and a geometrical arrangement which are formed by the arrangement constitution of an optical component such as a perforated plate 4 or the like which gives a light intensity distribution to light from a light source 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地震によって変位
した地盤の運動を検知する振り子式のセンサに関し、特
に、振り子の運動を光学的に検知し、ノイズの影響を受
けることを低減し、安定した性能が得られる光学式振り
子地震センサと、同センサを用いた防災警報装置及び防
災警報判定法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pendulum type sensor for detecting ground motion displaced by an earthquake, and more particularly to optically detecting the motion of a pendulum to reduce the influence of noise and to stabilize the motion. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical pendulum earthquake sensor capable of obtaining improved performance, a disaster prevention alarm device using the sensor, and a disaster prevention alarm determination method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から知られている多くの地震計は、
振り子の原理が応用され、その振り子の運動をコイルな
どを用いて電気的に検出するようにしたセンサである。
これらの振り子の固有周期や信号処理方法を適宜選択す
ることによって、速度方式、加速度方式、変位方式など
の地震計が製作されている。これらの地震計は、学術的
な用途がほとんどであり、極めて高精密なものであっ
た。
2. Description of the Related Art Many seismometers known in the art are:
This is a sensor to which the principle of the pendulum is applied and the movement of the pendulum is electrically detected using a coil or the like.
By appropriately selecting the natural period of these pendulums and the signal processing method, seismometers of a speed method, an acceleration method, a displacement method, and the like have been manufactured. These seismometers were of high academic precision for most academic uses.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような振り子式地
震計において、汎用に供されているものでは、有感地震
を捉えることを目的としており、観測点では無感である
ような、遠距離で起きた大規模地震(例えば、観測点か
ら1000km以上離れた地点で起きたM=7.0以上
の津波地震など)を有効に検知できる構造ではなかっ
た。また、前述したように、従来の振り子式地震計は、
学術用途に適したものがほとんどであって、センサ自身
に、高い精度と再現性が要求されるため、極めて高価な
ものとなり、また、地震計の感震器を設置する条件も、
傾斜や振動環境などに厳しいものが要求されている。従
って、このような学術用途を目的としたセンサは、汎用
に供することが困難であった。汎用化のためにセンサに
電気回路式のフィルタを入れると、肝心の地震動が検知
できないことがあり、また、下手に、しきい値を設けた
りすると、雑微動や気温変化も検出する可能性があっ
た。さらには、従来から用いられている電気式の振り子
センサで、微弱な振動を計測しようとすると、信号も微
弱になり、増幅器や信号ラインからノイズが混入して計
測できなくなることもあった。
In such a pendulum type seismometer which is widely used, the purpose is to catch a sensitive earthquake, and a long distance such as insensitive at an observation point is used. It was not a structure that could effectively detect large-scale earthquakes that occurred in (for example, tsunami earthquakes of M = 7.0 or more that occurred 1000 km or more from the observation point). Also, as mentioned above, the conventional pendulum seismometer
Most of them are suitable for academic use, and high accuracy and reproducibility are required for the sensors themselves, which makes them extremely expensive.
Strict ones are required for inclination and vibration environment. Therefore, it has been difficult to provide such sensors for academic use for general purposes. If an electric circuit type filter is inserted in the sensor for general use, the important seismic motion may not be detected, and if a threshold is set poorly, it may be possible to detect noise and temperature fluctuations. there were. Further, when trying to measure a weak vibration with a conventionally used electric pendulum sensor, the signal becomes weak, and noise may be mixed in from an amplifier or a signal line, making measurement impossible.

【0004】これらの問題を克服するためには、運動検
知を光学部品又は素子を用いる光学系によって行うもの
がよいと考えられ、光学式のセンサでは、振動は光軸の
移動によって表現され、小さな振動でも、光源の強度さ
え強ければ、信号強度が上がり、ノイズに埋もれてしま
うようなことはない。
[0004] In order to overcome these problems, it is considered preferable to detect the motion by an optical system using optical components or elements. In an optical sensor, the vibration is expressed by the movement of the optical axis, and the vibration is expressed by a small amount. Even with vibration, if the intensity of the light source is high, the signal intensity increases, and there is no possibility of being buried in noise.

【0005】しかしながら、従来の光学式センサは、や
やもすると温度補償(温特対策)や組立精度の関係など
で、コストが高くなる傾向にあった。ただし、これは、
あくまでも、地震波の定量計測を目的としたセンサに対
して求められるものであって、単に地震波のみの検知を
目的としたセンサでは、あまり留意する必要のない設計
条件も含んでおり、地震波の持つ、物理的な特性を十分
に利用することができれば、地震センサのコストダウン
が可能であると考えられる。
However, the cost of the conventional optical sensor tends to increase due to temperature compensation (measures against temperature) and assembly accuracy. However, this is
It is only required for sensors intended for quantitative measurement of seismic waves.Sensors intended for simply detecting seismic waves also include design conditions that do not need to be considered so much. If the physical characteristics can be sufficiently utilized, it is considered that the cost of the earthquake sensor can be reduced.

【0006】そこで、地震波の物理特性について調査を
行ったところ、概ね以下のようなことが言えることが分
かった。 (1)遠距離の地震波は長周期(1秒以上)の波を多く
含み、逆に近距離の地震波ほど短周期の波を多く含む。 (2)マグネチュードが大きな地震ほど、地殻変動が大
きく、観測点では無感であってもその変位は大きくな
る。また、逆にマグネチュードが小さな地震では、観測
点で有感地震であっても変位は小さい。 (3)地震波は、工事や鉄道などの都市振動と異なり、
P波やS波の立ち上がりが急激で単位時間当たりの振り
子の変位量を評価すれば、地震波と都市振動と区別でき
る。また、P波とS波が明瞭に分離するため、これの検
知を行えば弁別は、さらに容易になる。 (4)地震波による破壊の大きさは、加速度、速度、変
位などのベクトル量で表現でき、それらのベクトル量を
評価すれば、ほぼ、被害規模の評価が可能である。
[0006] Then, when the physical characteristics of the seismic wave were investigated, it was found that the following can be generally said. (1) Long-distance seismic waves include many long-period (1 second or longer) waves, and conversely, short-distance seismic waves include many short-period waves. (2) The greater the magnitude of the earthquake, the greater the crustal deformation, and the greater the displacement at the observation point, even if it is insensitive. Conversely, for an earthquake with a small magnitude, the displacement is small even if the event is a sensitive earthquake at the observation point. (3) Seismic waves are different from urban vibrations such as construction and railways.
By evaluating the amount of displacement of the pendulum per unit time when the rise of the P wave or the S wave is rapid, it is possible to distinguish between the seismic wave and the urban vibration. In addition, since the P wave and the S wave are clearly separated from each other, discrimination is further facilitated by detecting the P wave and the S wave. (4) The magnitude of destruction due to seismic waves can be expressed by vector quantities such as acceleration, velocity, and displacement, and by evaluating those vector quantities, it is almost possible to evaluate the damage scale.

【0007】以上の事柄の中で、特に(2)と(4)に
注目して、検討を行ったところ、やはり光学式のセンサ
を採用すれば低コストに、課題を解決できることが判明
した。特に、単なる地震センサにおいては「被害が出そ
うな地震が有った」という事実だけを正確に検出できれ
ばよく、地震以外の振動を効果的に排除することができ
れば、光学式は最良の選択である。
[0007] Among the above matters, a study was made with particular attention to (2) and (4). As a result, it was found that the use of an optical sensor could solve the problem at low cost. In particular, a simple earthquake sensor only needs to be able to accurately detect only the fact that there was an earthquake that is likely to cause damage, and if vibrations other than earthquakes can be effectively eliminated, the optical type is the best choice. is there.

【0008】光学式であれば、前述したように、温度変
化による擾乱が懸念されるが、温度変化は、地震動によ
る変化ほど急激でないため、その弁別は極めて容易であ
る。また、工事振動や鉄道などによる振動などの通常、
雑微動と呼ばれる振動の除去については、詳細に検討を
行ったところ、発生時間帯と振幅に一定のパターンがあ
ることが分かった。特に、これらの振動は、振幅がある
一定レベルを越えないため、光学素子の面積や口径、絞
り、光学的空間フィルタなどを適宜選択して組み合わせ
ることで、容易に雑微動を除去できることが判明した。
[0008] In the case of the optical system, as described above, there is a concern about disturbance due to a temperature change. However, since the temperature change is not as sharp as the change due to the seismic motion, the discrimination is very easy. In addition, usually, such as vibration due to construction vibration or railway,
A detailed study on the elimination of vibrations called microtremors revealed that there were certain patterns in the occurrence time zone and amplitude. In particular, since these vibrations do not exceed a certain level in amplitude, it has been found that microtremors can be easily removed by appropriately selecting and combining the area and aperture of the optical element, the aperture, the optical spatial filter, and the like. .

【0009】このように、本発明は、振り子式のセンサ
において、振り子運動を光学的に検知し、その光学系に
組み込まれた図形の大小関係や光源の幾何学的配置など
を組み合わせることで、雑微動を含んだ振り子運動から
大規模な地震波や小規模で微弱な地震波までをノイズの
影響を受けることなく弁別して検知でき、雑微動を除去
し、なおかつ誤動作が少なく、特に、マグネチュードが
大きく地殻変動が大きい地震に感応し易く、安定した性
能を有し、かつ地盤の傾斜に敏感で低コストな光学式振
り子地震センサと、同センサを用いた防災警報装置及び
防災警報判定法を提供することを目的とする。
As described above, according to the present invention, in a pendulum type sensor, the pendulum motion is optically detected, and the size relationship between figures incorporated in the optical system and the geometrical arrangement of the light source are combined. From pendulum motion including small tremors to large-scale and small-scale weak seismic waves can be detected and detected without being affected by noise, eliminating small tremors and having few malfunctions. To provide a low-cost optical pendulum seismic sensor that is easily responsive to an earthquake with large fluctuations, has stable performance, is sensitive to the inclination of the ground, and has a disaster prevention alarm device and a disaster prevention alarm determination method using the sensor. With the goal.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の光学式
振り子地震センサを次のように構成することとした。同
センサは、振り子式地震動検知手段と光学的雑微動除去
手段とを有し、振り子式地震動検知手段は、例えば、図
1に示すように、単純振り子を基本とした場合、軸受台
9に支持される支点2に支持筒8と少なくとも2本の吊
り線6とにより支点2から懸垂され、振動によって揺動
可能とされた重り3で構成された振り子と、この振り子
構造に対して光を照射する光源1と、その光源1からの
光を導く光ファイバ7と、光ファイバ7から出射した光
を電気信号に変換する光電気信号変換手段である光セン
サ5とから成る。また、光学的雑微動除去手段は、光フ
ァイバ7の端面と、そこから出射された光を適当な強度
に加減して光センサ5に入射させる光センサ5よりも小
さな開口部を有した穴開き板4とから成る光学部品を備
え、これらの配置構成により、雑音振動(雑微動)を除
去して地震動のみを光センサ5の検出信号として抽出す
るものである。
Therefore, an optical pendulum seismic sensor according to the present invention is constructed as follows. The sensor has a pendulum-type seismic-motion detecting means and an optical noise and microtremor removing means. The pendulum-type seismic-motion detecting means is supported by a bearing stand 9 when a simple pendulum is used as shown in FIG. A pendulum, which is suspended from the fulcrum 2 by a supporting cylinder 8 and at least two suspension lines 6 at the fulcrum 2 and is constituted by a weight 3 which can be swung by vibration, and irradiates light to the pendulum structure The light source 1 includes an optical fiber 7 that guides light from the light source 1 and an optical sensor 5 that is a photoelectric conversion unit that converts light emitted from the optical fiber 7 into an electric signal. The optical noise and tremor removing means includes a perforated hole having an end face of the optical fiber 7 and an opening smaller than the optical sensor 5 for adjusting the light emitted from the optical fiber 7 to an appropriate intensity and entering the optical sensor 5. An optical component comprising the plate 4 is provided. With these arrangements, noise vibration (noise) is removed and only the seismic motion is extracted as a detection signal of the optical sensor 5.

【0011】上記光学式振り子地震センサの作用を説明
する。特に、ここでは、本発明の特徴である光学的雑微
動除去手段の機能上の等価構成を図2に示し、その構成
の基本動作を図3及び図4に示している。光学的雑微動
除去手段は、光ファイバ7の端面を用いた、光源1から
の光の光学的出射手段12(図2乃至図4では開口部A
として表現されている)と、光センサ5であるフォトダ
イオード14の光伝搬方向上流に設けられ、穴開き板4
を用いた光学的入射手段13とを有している。そして、
光源1からの光は、振り子式地震動検知手段に照射さ
れ、それに組み込まれた光学的出射手段12から出射さ
れ、この出射された光は、照射光束15として光学的入
射手段13を通してフォトダイオード14に照射され
る。この光学的入射手段13は、照射光束15から生じ
る散乱光や他の迷光の影響を効果的に防止し、また、後
述する作用によって雑微動を含む振動から地震動を抽出
して検出する機能を持つ。
The operation of the optical pendulum earthquake sensor will be described. In particular, here, FIG. 2 shows an equivalent functional configuration of the optical micro-movement removing means which is a feature of the present invention, and FIGS. 3 and 4 show the basic operation of the configuration. The optical noise and vibration removing means is an optical emission means 12 (an opening A in FIGS. 2 to 4) for emitting light from the light source 1 using the end face of the optical fiber 7.
Is provided upstream of the photodiode 14 which is the optical sensor 5 in the light propagation direction.
And an optical incidence means 13 using the same. And
The light from the light source 1 is applied to the pendulum-type seismic-motion detecting means, and emitted from the optical emission means 12 incorporated therein. The emitted light is applied to the photodiode 14 through the optical incidence means 13 as an irradiation light flux 15. Irradiated. The optical incident means 13 has a function of effectively preventing the influence of scattered light and other stray light generated from the irradiation light beam 15 and extracting and detecting seismic motion from vibrations including microtremors by an operation described later. .

【0012】これら光学的出射手段12及び光学的入射
手段13として、図においては、簡便な穴開き板として
示したが、これらは光学部品や光学素子、映像マスクな
どから生じる効果を等価的に表現したものであり、この
部分を透過した光(光ベクトル)に、横方向に空間的光
強度分布を与えることができ、なおかつ、雑微動を除去
できる構造であれば、例えば、後に示す実施例のように
写真フィルムに映像を撮影したものや、構造の異なる光
ファイバ芯線などを用いても構わない。これらの構成を
用いたことによる効果は、いずれも同等の効果が得られ
るので、詳細については各実施形態において説明するこ
ととし、ここでは基本的な動作の説明に留める。
Although the optical emission means 12 and the optical incidence means 13 are shown as simple perforated plates in the drawing, they are equivalent to express the effects produced by optical components, optical elements, image masks and the like. If the light (light vector) transmitted through this portion can be given a spatial light intensity distribution in the horizontal direction and can remove noise and tremor, for example, the structure of the embodiment described later can be used. As described above, an image photographed on a photographic film or an optical fiber core wire having a different structure may be used. Since the same effect can be obtained by using any of these configurations, the details will be described in each embodiment, and only the basic operation will be described here.

【0013】さて、図2より、振り子に相当する部分
は、吊り線6と光学的出射手段12である。これに地震
動や雑微動が加わると、図3中の矢印aの方向に運動す
る。この場合、振り子に元の点に戻ろうとする性質が働
き、振り子部分の光学的出射手段12は、矢印bの方向
に運動する。この時、光学的入射手段13の開口部の大
きさを光学的出射手段12の開口部より大きくしておけ
ば、フォトダイオード14に照射される照射光束15
は、揺れ幅の範囲で収まり、フォトダイオード14の電
気出力は変動することがない。このようにして、光学的
出射手段12と光学的入射手段13に大小関係を設ける
ことで、ある一定の振れ幅を除去することができる。例
えば、この振れ幅を検知したくない微小地震や雑微動の
振れ幅に設定しておけば、これらを除去することができ
るようになる。
As shown in FIG. 2, the parts corresponding to the pendulum are the suspension line 6 and the optical emitting means 12. When an earthquake motion or a microtremor is added to the motion, it moves in the direction of arrow a in FIG. In this case, the pendulum has a property of returning to the original point, and the optical emitting means 12 of the pendulum moves in the direction of arrow b. At this time, if the size of the opening of the optical incidence means 13 is made larger than the size of the opening of the optical emission means 12, the irradiation light beam
Falls within the fluctuation range, and the electric output of the photodiode 14 does not fluctuate. In this way, by providing a magnitude relationship between the optical emission means 12 and the optical incidence means 13, a certain fluctuation width can be eliminated. For example, if the amplitude is set to the amplitude of a micro-earthquake or miscellaneous tremor that is not desired to be detected, these can be removed.

【0014】図4は図3に示した地震動より大きな規模
の地震動を検知した場合を示す。この場合は、光学的出
射手段12の振れ幅は、光学的入射手段13より大きく
なる。この時のフォトダイオード14の電気出力は変動
し、図11に示すような出力波形を示す。これが本発明
の光学式振り子地震センサの特徴である大規模地震検知
特性である。この検知特性は、観測点で有感である地震
に対して特に有効であり、この特性を用いて、有感地震
でさえも誤動作することなく、その地震の規模の大小を
検知することが可能となる。
FIG. 4 shows a case where a ground motion larger than the ground motion shown in FIG. 3 is detected. In this case, the swing width of the optical emission unit 12 is larger than that of the optical incidence unit 13. At this time, the electric output of the photodiode 14 fluctuates and shows an output waveform as shown in FIG. This is the large-scale earthquake detection characteristic of the optical pendulum earthquake sensor of the present invention. This detection characteristic is especially effective for earthquakes that are sensitive at the observation point. Using this characteristic, it is possible to detect the magnitude of the earthquake without malfunction even in a sensitive earthquake Becomes

【0015】以下、最近発生した地震について本発明者
が観測した記録を基に考察する。図12に、平成9年5
月14日に震源・神戸市灘区で発生したM=3.2、深
さ10kmの地震記録(有感地震計による、観測地から
震源までの距離30km)を示し、図13に、当該地震
の本発明による地震センサの観測記録を示す。また、地
震の諸元は明確ではないが、図14に同年5月16日に
発生した地震記録(有感地震計による、P波とS波の到
達時間差から、観測地から震源までの距離は30kmと
推定される)を示し、図15には、当該地震の本発明に
よる地震センサの観測記録を示す。いずれの地震記録も
詳細に検討してみると、波形はほぼ同じで、震源距離も
ほぼ同じであるので、比較対照には充分である。また、
図16に同年5月24日に震源・豊橋で発生したM=
5.6、深さ30kmの地震記録を示し(観測地から震
源までの距離194km)、図17に、当該地震の本発
明による地震センサの観測記録を示す。
In the following, a recent earthquake that has occurred will be considered based on records observed by the present inventors. FIG.
An earthquake record of M = 3.2 and a depth of 10 km (a distance from the observation site to the epicenter of 30 km by a sensitive seismograph) occurred in Nada Ward, Kobe City on March 14, and Fig. 13 shows the earthquake 1 shows an observation record of the earthquake sensor according to the present invention. Although the data of the earthquake is not clear, Fig. 14 shows the record of the earthquake that occurred on May 16 of the same year. FIG. 15 shows an observation record of the earthquake sensor according to the present invention for the earthquake. A close examination of all the seismic records shows that the waveforms are almost the same, and the hypocenter distances are almost the same, which is sufficient for comparison. Also,
Fig. 16 shows the M = that occurred at the epicenter, Toyohashi on May 24 of the same year.
5.6 shows an earthquake record at a depth of 30 km (distance from the observation site to the epicenter 194 km), and FIG. 17 shows an observation record of the earthquake by the earthquake sensor according to the present invention.

【0016】これらの観測データを比較すると、本発明
の特長が十分理解できる。図14及び図16の地震加速
度は、水平方向(X−Y方向)で1〜2galであり、
加速度的には、図14の地震と図16の地震は、ほぼ同
等である。しかし、図13又は15と図17に示した本
発明による地震センサの観測記録を比較すると、図17
の記録は記録紙上で20cmを超えているが、図13又
は15ではほとんど痕跡程度しか認められない。また、
図14と同じ震源で図14よりもマグネチュードMの大
きな地震と考えられる図12でも、本発明では痕跡程度
の応答しかしていない。これは、図14と図12のマグ
ネチュードMの差があまり大きくないためである。上記
いずれの地震も体感では有感であり、戸や障子がガタガ
タと音を立てるなど体感で地震の規模を判別するには困
難な地震であったが、本発明の地震センサではその地震
規模すなわち、マグネチュードMの違いを明瞭に弁別し
ていることが注目される。また、両者の地震記録を比較
すると、図16の地震は、図12及び図14の地震に較
べて、周期が長いことが認められる。
By comparing these observation data, the features of the present invention can be fully understood. The seismic acceleration in FIGS. 14 and 16 is 1 to 2 gal in the horizontal direction (X-Y direction),
In terms of acceleration, the earthquake in FIG. 14 and the earthquake in FIG. 16 are almost equivalent. However, comparing the observation records of the earthquake sensor according to the present invention shown in FIG.
Is larger than 20 cm on the recording paper, but almost only a trace is recognized in FIG. 13 or FIG. Also,
Also in FIG. 12, which is considered to be an earthquake having a magnitude M larger than that of FIG. 14 at the same epicenter as that of FIG. 14, the present invention only responds to traces. This is because the difference between the magnitudes M in FIGS. 14 and 12 is not so large. Both of the above earthquakes are sensible in the bodily sensation, and it was difficult to determine the magnitude of the earthquake by bodily sensation, such as the doors and shojis rattling, but with the earthquake sensor of the present invention, It is noted that the difference between the magnitudes M is clearly discriminated. Also, comparing the two earthquake records, it can be seen that the period of the earthquake of FIG. 16 is longer than that of the earthquakes of FIG. 12 and FIG.

【0017】このことから考察すれば、本発明の地震セ
ンサは、加速度に反応しているのではなく、地震波動中
に含まれる速度成分や変位成分に反応しているものと考
えられる。その根拠としてあげられるものは、図12と
図14の地震記録と図13と図15の本発明による地震
センサの観測記録である。すなわち、図12の地震加速
度は、図14の地震加速度を上回って居るにもかかわら
ず、図13と図15の観測記録では、いずれの地震も、
ほぼ同程度の強度しか認められない。両者の地震波形
は、ほぼ同じであることを考慮すれば、この考察は正し
いと考えられ、一般的な概念として知られているよう
に、振り子が地動の変位に対して応答しているものと考
えられる。
Considering this, it is considered that the earthquake sensor of the present invention does not react to acceleration but reacts to velocity components and displacement components contained in seismic waves. The grounds are the earthquake records of FIGS. 12 and 14, and the observation records of the earthquake sensor according to the present invention of FIGS. 13 and 15. That is, despite the fact that the seismic acceleration in FIG. 12 exceeds the seismic acceleration in FIG. 14, the observation records in FIG. 13 and FIG.
Only approximately the same strength is observed. Considering that the seismic waveforms of both are almost the same, this consideration is considered correct, and as is generally known, the pendulum responds to the displacement of ground motion. Conceivable.

【0018】以上のように、観測データをそれぞれ比較
検討してみると、本発明の地震センサには周波数特性が
深く関与しているものと考えられる。そこで、この構造
を持つセンサの振動解析を行い、センサの固有周期に対
して、地震動の周期がどのように関与するか検討を行っ
た。
As described above, comparing the observation data with each other, it is considered that the frequency characteristics are deeply involved in the earthquake sensor of the present invention. Therefore, the vibration analysis of the sensor with this structure was performed, and how the period of the seismic motion contributed to the natural period of the sensor was examined.

【0019】以下にその参考文献と検討結果を示し、図
37に検討に用いた本発明の振り子モデルを示す。この
振り子モデルの運動方程式については、次の参考文献; 宇佐美龍夫:建築のための地震工学:市ヶ谷出版社
(1994年、初版第3刷)p41〜45に理論解析に
ついての説明、 嶋悦三:わかりやすい地震学:鹿島出版会(1989
年、初版)p70の第3.4図に振動解析の詳細な結果
が掲載されているので参照されたい。ここでは、説明の
ための図と運動方程式から導き出された結果のみについ
て本発明との対比を示しておく。
References and examination results are shown below, and FIG. 37 shows a pendulum model of the present invention used in the examination. For the equation of motion of this pendulum model, refer to the following references: Tatsuo Usami: Earthquake Engineering for Architecture: Ichigaya Publishing Co. (1994, First Edition, 3rd ed.), P41-45, explanation of theoretical analysis, Etsuzo Shima: Easy-to-understand seismology: Kashima Press (1989)
Please refer to FIG. 3.4 of p70 for detailed results of vibration analysis. Here, a comparison with the present invention is shown only for the result derived from the diagram for explanation and the equation of motion.

【0020】図37に示されるような振り子が地震波に
よって励振された場合は、地震波の周期によって振り子
の振動が異なってくることは、前述した観測結果から明
白である。また、後述する図20の検知特性も、この振
動特性と深く関与しているものと考えられる。図37の
振り子が地震波で励振されると、質量mがdxだけ変位
し、その振動は、仮想記録ドラムに振幅aで記録され
る。この振幅aには、下記(1)式のような関係があ
る。
When the pendulum as shown in FIG. 37 is excited by a seismic wave, it is clear from the above-mentioned observation results that the vibration of the pendulum varies depending on the period of the seismic wave. Further, it is considered that the detection characteristic shown in FIG. 20 described later is also deeply related to the vibration characteristic. When the pendulum in FIG. 37 is excited by the seismic wave, the mass m is displaced by dx, and the vibration is recorded on the virtual recording drum with the amplitude a. The amplitude a has a relationship as shown in the following equation (1).

【数1】 (a/dx)=(L/l)=V …(1) 但し、図37において、Vは幾何倍率、Lは振り子支点
から仮想記録ドラム(受光面相当)までの長さ、sは振
り子の描く軌跡である。
(A / dx) = (L / l) = V (1) In FIG. 37, V is the geometric magnification, L is the length from the pendulum fulcrum to the virtual recording drum (corresponding to the light receiving surface), s is the trajectory drawn by the pendulum.

【0021】この軌跡の周期、すなわち地震の周期をT
とおき、振り子の固有周期をT0とおくと、 T>>T0の時(地震の周期より振り子の固有周期が短
い時) 振り子の振幅は、1/T^2に比例し、振り子は、加速
度計となる。 T<<T0の時(地震の周期より振り子の固有周期が長
い時) 振り子の振幅は、aとsとが関係する近似値となり、振
り子は、変位計として機能する。T=T0の時、振り子
は、共振状態となり、地震の検知のみとなる。
The period of this trajectory, that is, the period of the earthquake is T
When the natural period of the pendulum is set to T0, when T >> T0 (when the natural period of the pendulum is shorter than the period of the earthquake), the amplitude of the pendulum is proportional to 1 / T ^ 2. It is a total. When T << T0 (when the natural period of the pendulum is longer than the period of the earthquake) The amplitude of the pendulum is an approximate value related to a and s, and the pendulum functions as a displacement gauge. When T = T0, the pendulum is in a resonance state and only detects an earthquake.

【0022】なお、図37における振り子モデルから雑
微動を除去しようとする場合、定常観測を必要とするの
は明白である。その日常における観測から雑微動成分を
求めることができた場合、(1)式に従って、その雑微
動振幅に相当する振幅の大きさの開口部を設ければよ
い。実際には、その開口部は、求められたそれよりも多
少大きければよく、近畿地方においては倍率1倍から
1.2倍の範囲で決定すればよい。しかし、この大きさ
は、地域ごとに特有のものであるから、設置場所ごとに
校正することが望ましい。
It is obvious that steady observation is required when trying to remove the fine tremor from the pendulum model in FIG. When the fine tremor component can be obtained from the daily observation, an opening having an amplitude corresponding to the fine tremor amplitude may be provided according to the equation (1). In practice, the opening may be slightly larger than that obtained, and in the Kinki region, the magnification may be determined within the range of 1 to 1.2. However, since this size is specific to each region, it is desirable to calibrate for each installation location.

【0023】上記(1)式の関係をもとに説明した振動
は、あくまで1次元の振動について取り扱ってきたが、
実際の地震動は地殻の変位を伴い、その波動は傾斜角や
回転角を伴ったものとなる。この振り子の自由度を図3
8に示す。理論的に示されたのは図37中のxy平面に
ある振動であったが、実際には、図38に示すように、
地震動の発生と同時にz軸の回転角θと地殻変動に伴う
傾斜角φが現れる。この波動が図37の概念を持つ地震
計に入力されると、極めて解析困難な波動が記録される
ことになる。
The vibration explained based on the relation of the above equation (1) has been dealt with only one-dimensional vibration.
Actual seismic motion is accompanied by displacement of the crust, and its waves are accompanied by tilt and rotation angles. Fig. 3 shows the degree of freedom of this pendulum.
FIG. Although what was theoretically shown was the vibration in the xy plane in FIG. 37, actually, as shown in FIG. 38,
Simultaneously with the occurrence of the seismic motion, the rotation angle θ of the z-axis and the inclination angle φ accompanying the crustal deformation appear. When this wave is input to a seismograph having the concept of FIG. 37, a wave that is extremely difficult to analyze will be recorded.

【0024】本発明の観測例で言えば、図18の観測例
がこれに該当する。図18は、図1に示した実施形態の
地震センサが平成9年4月21日21時12分未明に観
測したニューギニア沖を震源とするM=7.7の地震の
観測データである。その震源距離は、直線距離で613
6km、地図上では約7000kmもある。通常、これ
だけ遠距離になると、周期1秒以下の短周期波動は減少
してしまい、波動の長周期成分だけが残ることになる。
これを観測したセンサはL=30cm、固有周期1.1
秒の特性を持つ。これを前述した解析結果から判断する
と、固有周期より十分長い波がセンサに入力された場合
に相当し、センサは、加速度計として機能するはずであ
る。ところが、当該時間帯に、本発明のセンサと併設さ
れている加速度方式の地震計にはこの地震動は記録され
ていない。前述した理論解析は、あくまでも、x軸の
み、又はy軸のみの解析結果であるが、実際には、振り
子が傾斜に対して極めて敏感であることは周知の事実で
ある。
In the case of the observation example of the present invention, the observation example of FIG. 18 corresponds to this. FIG. 18 shows observation data of an M = 7.7 earthquake with a hypocenter off New Guinea, which was observed by the earthquake sensor of the embodiment shown in FIG. 1 at 21:12 on April 21, 1997. The hypocenter distance is 613 in straight line distance.
It is 6 km and about 7,000 km on the map. Normally, at such a long distance, short-period waves having a period of 1 second or less are reduced, and only long-period components of the waves remain.
The sensor observing this is L = 30 cm, natural period 1.1
It has the characteristics of seconds. Judging this from the analysis result described above, this corresponds to the case where a wave sufficiently longer than the natural period is input to the sensor, and the sensor should function as an accelerometer. However, this seismic motion is not recorded in the acceleration type seismometer provided with the sensor of the present invention during the time period. Although the above-described theoretical analysis is an analysis result of only the x-axis or only the y-axis, it is a well-known fact that the pendulum is extremely sensitive to inclination in practice.

【0025】そこで、地震動に傾斜や回転などの成分が
含まれていると考えると、図18に示す本発明の地震セ
ンサの検知特性を説明することは容易となる。すなわ
ち、本発明の地震センサが図38の自由度であるφとθ
に相当する波動を検知したと考えるのである。なかで
も、傾斜角φに対しては、極めて鋭敏に反応するものと
考えられる。この傾斜角φを含んだ波動は、明瞭な距離
特性があると考えられ、これは図20で後述する。換言
すれば、図18の特性から推論するに、比較的大規模な
地震は周期の長い上下動を伴い、その変位は必然的に地
盤傾斜を誘発するものとして扱い、本発明のセンサは固
有周波数の短いものであっても、地震の長周期成分に反
応し得るという前提のもとに作用を説明する。
Considering that the seismic motion includes components such as inclination and rotation, it is easy to explain the detection characteristics of the earthquake sensor of the present invention shown in FIG. That is, the seismic sensor of the present invention has the degrees of freedom φ and θ shown in FIG.
It is considered that a wave motion corresponding to is detected. Above all, it is considered that they react extremely sharply to the inclination angle φ. It is considered that the wave including the inclination angle φ has a clear distance characteristic, which will be described later with reference to FIG. In other words, as inferred from the characteristics of FIG. 18, a relatively large-scale earthquake is accompanied by a long-period vertical motion, and its displacement is inevitably induced as ground inclination. The operation will be explained on the assumption that even the shortest one can react to the long-period component of the earthquake.

【0026】本発明の地震センサのマグネチュード感度
特性(大規模地震検知特性)を図19に示す。このグラ
フは、観測点から320km〜350km離れたところ
で発生した地震をプロットしたもので、縦軸に記録紙上
での記録長さを取り、横軸はマグネチュードを表してい
る。なお、この地震の震源のほとんどは伊豆半島沖群発
地震である。本発明を校正するには、このような群発地
震の機会を得て、図19のようなグラフを作成するのが
最も良い方法であると考えられる。さて、このグラフか
ら、マグネチュードと記録長の関係を読み取ることがで
き、距離320km〜350kmで発生した地震のマグ
ネチュードを知ることができる。例えば、上記の距離
で、M7.0の地震が発生すると、図19より、グラフ
は、M5.9程度でオーバーレンジ領域となり、観測点
で有感地震となることが分かる。また、M5.0程度の
地震の記録長は、10mm前後となる。
FIG. 19 shows the magnitude sensitivity characteristics (large-scale earthquake detection characteristics) of the earthquake sensor of the present invention. This graph plots an earthquake that occurred at a distance of 320 km to 350 km from the observation point. The vertical axis represents the recording length on the recording paper, and the horizontal axis represents the magnitude. Most of the epicenter of this earthquake was a swarm off the Izu Peninsula. In order to calibrate the present invention, it is considered that the best method is to obtain such a chance of a swarm earthquake and create a graph as shown in FIG. Now, from this graph, the relationship between the magnitude and the record length can be read, and the magnitude of an earthquake that occurred at a distance of 320 km to 350 km can be known. For example, if an M7.0 earthquake occurs at the above distance, it can be seen from FIG. 19 that the graph shows an overrange region at about M5.9 and a sensitive earthquake at the observation point. The record length of an earthquake of about M5.0 is about 10 mm.

【0027】このグラフをよく見ると、本発明の光学的
雑微動除去手段によって得られたカットオフ特性が明瞭
に読み取れる。すなわち、本発明の実施形態の地震セン
サは、震源距離50kmで発生したM3.5以下の地震
をカットすることができるように設計されている。この
数値を本発明ではカットオフマグネチュードと呼称す
る。このカットオフマグネチュードは、震源距離が遠く
なるにしたがって数値が大きくなる傾向がある。これ
は、地震波のある周期の波動成分、すなわち本実施形態
のセンサでは、周期1秒の波動成分が距離によって減衰
するからで、地震波は、或る距離を超えると傾斜成分を
多く含むようになり、本発明の地震センサは、傾斜成分
を敏感に検知するためこのような特性となる。前述した
ように、地震波の傾斜成分は、比較的大きな規模の地震
波に含まれるものであり、小さな規模の地震波、数値的
にはM4.5以下の地震波には、傾斜成分があまり含ま
れないため、図19及び後述の図20のような距離特性
が現れるようになる。
If this graph is closely observed, the cut-off characteristics obtained by the optical noise and tremor removing means of the present invention can be clearly read. That is, the earthquake sensor according to the embodiment of the present invention is designed so as to be able to cut an earthquake of M3.5 or less generated at a hypocenter distance of 50 km. This numerical value is referred to as cutoff magnitude in the present invention. This cutoff magnitude tends to increase as the source distance increases. This is because the wave component of a certain period of the seismic wave, that is, the wave component of one second in the sensor according to the present embodiment is attenuated by the distance, so that when the distance exceeds a certain distance, the seismic wave contains many inclination components. The seismic sensor of the present invention has such characteristics because the tilt component is sensitively detected. As described above, the inclination component of a seismic wave is included in a relatively large-scale seismic wave, and a small-scale seismic wave, which is numerically M4.5 or less, has little inclination component. 19 and FIG. 20 to be described later.

【0028】上記の或る距離を求めるには、図20に示
すグラフを作成して、詳細検討すればよいものと考えら
れる(この詳細は後述)。また、他の方法では、図19
を10kmごとや100kmごとに作図して求める方法
があり、これは、データが大量に得られる際に有効であ
る。このようにして得られた特性を、遠距離地震検知特
性という。学術的な振り子式地震計では、このような特
性が出ると観測に支障を来すおそれがあるため、意図的
に地震計の固有周期を延ばすことが行なわれている。
It is considered that the above-mentioned certain distance can be obtained by preparing a graph shown in FIG. 20 and studying it in detail (the details will be described later). In another method, FIG.
Is calculated every 10 km or every 100 km, and this method is effective when a large amount of data is obtained. The characteristics obtained in this way are called long-distance earthquake detection characteristics. In the case of academic pendulum seismometers, such characteristics may hinder observation, and the natural period of the seismometers is intentionally extended.

【0029】それに対して、本発明では、後述するよう
に、地震センサの固有周期を調節することで、地震波中
に含まれる傾斜成分を優先的に検出し、その傾斜成分の
有無で、地震規模を判別しているため、地震データの波
形処理などに必要な複雑な電子回路や電子計算機の計算
手段を簡略化し、装置の信頼性や機械的強度を大幅に向
上させたところに、もう一つの特長がある。しかしなが
ら、この距離特性は、センサに必要とされない限り、特
に与える必要はなく、別に傾斜成分と波動成分の両方に
反応する広帯域振り子を使用することも、本発明は含む
ものである。
On the other hand, in the present invention, as will be described later, by adjusting the natural period of the seismic sensor, the gradient component contained in the seismic wave is detected preferentially, and the presence or absence of the gradient component determines the magnitude of the earthquake. In addition to simplifying the complex electronic circuits and computer calculation methods required for waveform processing of seismic data, the reliability and mechanical strength of the equipment have been greatly improved. There are features. However, this distance characteristic does not need to be provided unless it is required for the sensor, and the present invention also includes the use of a broadband pendulum that responds to both the tilt component and the wave component.

【0030】第20図に本発明の地震センサの計測限界
距離グラフを示し、これをカットオフレンジと呼称す
る。このグラフは、本発明の計測限界を示すもので、縦
軸に震源距離をプロットし、横軸にマグネチュードをプ
ロットしたものである。各データは、記録紙上で、0.
5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mmの記録長
を持つ地震である。これらをグラフ上にプロットする
と、図20のようなグラフを求めることができる。この
図20には、M3.2以下の地震がプロットされていな
いが、これは、地震が起きていないのではなく、本発明
の特長であるカットオフマグネチュード、すなわち距離
50kmでM3.5というカットオフが、この領域に存
在するためである。
FIG. 20 shows a measurement limit distance graph of the earthquake sensor of the present invention, which is called a cutoff range. This graph shows the measurement limit of the present invention, in which the vertical axis represents the hypocenter distance, and the horizontal axis represents the magnitude. Each data is recorded on a recording paper as 0.
Earthquakes with record lengths of 5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, and 2.0 mm. When these are plotted on a graph, a graph as shown in FIG. 20 can be obtained. Although FIG. 20 does not plot an earthquake of M3.2 or less, this is not because no earthquake has occurred, but it is a cutoff magnitude that is a feature of the present invention, that is, a cutoff of M3.5 at a distance of 50 km. This is because off exists in this region.

【0031】最小データ点の地震のマグネチュードが略
M3.2であり、カットオフマグネチュードのM3.5
ではないといった疑問も生じると思われるが、これは、
前述したカットオフマグネチュードの距離減衰特性によ
るものであり、カットオフマグネチュードは震源距離が
近づいて来ると小さくなる性質があるので、このような
特性となる。また、図20から、本発明の地震センサの
計測限界を読み取ることができる。例えば、M7.0の
地震の計測限界距離は、記録長2.0mmの場合、約4
000kmのところに有り、これ以上の距離で発生した
M7.0以下の地震は、検知できないものと考えられ
る。
The magnitude of the earthquake at the minimum data point is approximately M3.2, and the magnitude of the cutoff magnitude is M3.5.
But it is not,
This is due to the above-described distance attenuation characteristics of the cutoff magnitude, and the cutoff magnitude has such a property that the cutoff magnitude has a property of decreasing as the hypocenter distance approaches. Further, the measurement limit of the earthquake sensor of the present invention can be read from FIG. For example, the measurement limit distance of an M7.0 earthquake is about 4 for a record length of 2.0 mm.
It is thought that an earthquake of M7.0 or less that occurred at a distance of 000 km and longer than that could not be detected.

【0032】さて、図20のグラフを精査してみると、
これらの直線は、1本の真っ直ぐな直線ではなく、途中
でグラフの傾きを変えていることが分かる。これは、前
述したように周期1秒の地震波が減衰する距離であると
推定される。この折れ曲がり点は、震源距離が約350
km〜450kmの範囲に存在し(図20で領域Aとし
て表示)、震源距離が500kmを超えて検知される地
震波は、マグネチュードMの大小にかかわらず、傾斜成
分を多く含むと考えられる。
By examining the graph of FIG.
It can be seen that these straight lines are not one straight line but change the slope of the graph halfway. This is estimated to be the distance at which the seismic wave having a period of one second attenuates as described above. This bend point has an epicenter distance of about 350
A seismic wave that exists in the range of km to 450 km (indicated as region A in FIG. 20) and whose epicenter distance exceeds 500 km is considered to contain many inclination components regardless of the magnitude of the magnitude M.

【0033】通常、マグネチュードMの大きな地震は傾
斜成分が含まれ、また、強度も大きいため、Mの値は必
然的に大きな値をとるが、発明者の経験では、兵庫県南
部地震の前に起きた小さな地震のように、Mがカットオ
フマグネチュード以下(3.5以下)の地震であるにも
かかわらず、カットオフレンジを超える(距離が50k
m以上)ような地震が検出された場合は、地震波に傾斜
成分が多く含まれており、大規模地震の前兆であると考
えられるので注意を要する(例えばM3.3で距離50
kmの地震波を検知した場合など)。
Normally, a large magnitude M earthquake has a tilt component and a large intensity, so that the value of M necessarily takes a large value. However, according to the inventor's experience, the magnitude of M is large before the Hyogoken Nanbu earthquake. Like a small earthquake that occurred, even though M was below the cutoff magnitude (3.5 or less), it exceeded the cutoff range (at a distance of 50k).
When an earthquake such as m.m. is detected, the seismic wave contains a large amount of tilt components, and is considered to be a precursor of a large-scale earthquake, and thus requires attention (for example, a distance of 50 in M3.3).
km is detected.)

【0034】その他には、これら図19と図20のグラ
フを組み合わせて得られる情報からは、地球物理学的に
重要な情報が含まれているが、この特性の詳細な説明を
行うことは、本発明の請求の範囲を逸脱するので、ここ
では省略する。以上に説明したような検知特性は、あく
までも一例であり、図19や図20に示した感度特性
は、特に直線で有る必要はなく、曲線であっても、本発
明の請求の範囲で実施が可能であることはいうまでもな
い。
In addition, the information obtained by combining the graphs of FIGS. 19 and 20 includes information important in geophysics, but a detailed description of this characteristic will be described. Since it deviates from the scope of the claims of the present invention, it is omitted here. The detection characteristics described above are merely examples, and the sensitivity characteristics shown in FIGS. 19 and 20 do not need to be particularly linear, but may be implemented in the scope of the present invention even if they are curves. It goes without saying that it is possible.

【0035】次に、前述した振り子と光源の配置関係の
変形例について説明する。図5は配置関係の変形例であ
る。この場合の開口部の大小関係は、開口部A>開口部
Bであり、前述した開口部の大小関係とは逆になる。い
ずれの場合においても、地震動によって揺動する部分は
開口部A、開口部Bのどちらでも、同じ効果が得られ
る。光源1の強度分布は一般的な光源のように、中心部
が強く、周辺部が弱い特性でもよいが、開口部が上記の
ような構成の場合、光の強度分布は全くフラットでも、
作用効果には変わりがない。
Next, a modified example of the above-described arrangement relationship between the pendulum and the light source will be described. FIG. 5 shows a modification of the arrangement relationship. In this case, the size relationship of the openings is that the opening A> the opening B, which is opposite to the size relationship of the openings described above. In any case, the same effect can be obtained in both the opening A and the opening B of the portion that swings due to the seismic motion. The intensity distribution of the light source 1 may be such that the central portion is strong and the peripheral portion is weak, as in a general light source. However, in the case where the opening is configured as described above, the light intensity distribution is completely flat,
The effect remains unchanged.

【0036】図6は、前述した大小関係の基本形で、参
考のために示す。これを高感度化する場合には、図7の
ように開口部A、開口部Bの大小関係をタイトにすれば
よい。但し、この場合は雑微動の除去は困難となる。
FIG. 6 is a basic form of the magnitude relation described above and is shown for reference. In order to increase the sensitivity, the size relationship between the openings A and B may be made tight as shown in FIG. However, in this case, it becomes difficult to remove the microtremor.

【0037】また、雑微動除去のための開口部は、必ず
しも必要ではなく、この開口部と同様の関係が、光源と
フォトダイオードとの間に成立すれば、図8乃至図10
に示すようにしてもよい。すなわち、振り子の揺れ幅を
雑微動ぶんだけにしておけば、フォトダイオードと光源
の作り出す照射光束の大小関係だけで、本発明の地震検
知特性を得ることが可能である。この場合、光源1、フ
ォトダイオード14のいずれか一方を振り子側、他方を
固定側にしておく必要がある。振動を検知するだけな
ら、全ての光学部品の位置関係を振動で揺動させてもよ
いが、その場合は、雑微動の除去が困難となることが考
えられるので注意を要する。
Further, an opening for removing fine movements is not always necessary. If the same relationship as this opening is established between the light source and the photodiode, FIGS.
As shown in FIG. That is, if the swing width of the pendulum is set to a small amount, the earthquake detection characteristics of the present invention can be obtained only by the magnitude relationship between the photodiode and the irradiation light flux generated by the light source. In this case, one of the light source 1 and the photodiode 14 needs to be on the pendulum side, and the other has to be on the fixed side. If only the vibration is detected, the positional relationship between all the optical components may be oscillated by the vibration. However, in such a case, it is considered that it is difficult to remove the fine movement.

【0038】各作用効果については次の様になる。図8
は、フォトダイオード14の受光面積が光源1の照射光
束15よりも大きく、この関係が前述した開口部と同様
の作用を発生させる。光源の強度分布が、ほぼ均一な場
合か、マルチモードレーザのように、均一な(ゼブラパ
ターンでもよい)横モードを持つ場合は、図9のよう
に、照射光束15をフォトダイオード14の受光面積よ
りも大きくするだけでよい。この場合、光源に強度分布
が有れば、その強度分布の幾何学的な条件に従って雑微
動の除去が可能となる。すなわち、光源のパターンは、
別に円形である必要はなく、いろいろな形があってもよ
い。
The respective effects are as follows. FIG.
The light receiving area of the photodiode 14 is larger than the irradiation light flux 15 of the light source 1, and this relationship produces the same operation as that of the above-described opening. When the intensity distribution of the light source is substantially uniform, or when the light source has a uniform (may be a zebra pattern) transverse mode like a multi-mode laser, as shown in FIG. You just need to make it bigger. In this case, if the light source has an intensity distribution, it is possible to remove minor fluctuations in accordance with the geometric condition of the intensity distribution. That is, the pattern of the light source is
It does not need to be circular separately, but may have various shapes.

【0039】図10には、これらを高感度化した場合を
示す。このように光源1の大きさとフォトダイオード1
4の大きさをタイトにした場合は、高感度化するが、同
時に、雑微動の除去が困難となる可能性が有る。
FIG. 10 shows a case where the sensitivity is increased. Thus, the size of the light source 1 and the photodiode 1
When the size of No. 4 is made tight, the sensitivity is increased, but at the same time, there is a possibility that it is difficult to remove the microtremors.

【0040】以上、光源と受光素子であるフォトダイオ
ードの大小関係だけで本発明の作用効果を述べてきた
が、この関係は、光学レンズやプリズム、光ファイバや
フィルタ、ホログラムを含む画像マスクを用いても構成
できる。
Although the function and effect of the present invention have been described only by the magnitude relationship between the light source and the photodiode as the light receiving element, this relationship is determined by using an image mask including an optical lens, a prism, an optical fiber, a filter, and a hologram. It can also be configured.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、本発明の光学式振り子地震
センサの具体的な実施形態について図21乃至図36を
参照して説明する。図21は、センサの光学的雑微動除
去のための光学的出射端と光学的入射端とを光ファイバ
で構成した場合を示す。コア径やモードフィールド径の
異なる光ファイバを用いても、また、光ファイバをバン
ドル化して大小関係を作ってもよい。この時の振り子の
位置は、図21に示した構成の他に、同一の効果が得ら
れるようにすれば、光源とファイバのどちらに振り子が
設けられても構わない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a specific embodiment of the optical pendulum seismic sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 21 shows a case in which an optical output end and an optical input end for removing optical microtremors of the sensor are constituted by optical fibers. Optical fibers having different core diameters and mode field diameters may be used, or optical fibers may be bundled to create a magnitude relationship. Regarding the position of the pendulum at this time, the pendulum may be provided on either the light source or the fiber as long as the same effect can be obtained in addition to the configuration shown in FIG.

【0042】これら光ファイバを用いた場合にも、上述
の図5乃至図10に示したものと同等の作用効果が得ら
れる。例えば、単芯のシングルモードファイバだけで本
発明を構成する場合は、図21(a)(b)に示したよ
うにモードフィールド径の大きなファイバを受光器側、
モードフィールド径の小さなファイバを振り子側に配置
すれば前述した標準的な構成となる。
When these optical fibers are used, the same functions and effects as those shown in FIGS. 5 to 10 can be obtained. For example, when the present invention is configured only with a single-core single-mode fiber, a fiber having a large mode field diameter is connected to the optical receiver side as shown in FIGS.
If a fiber having a small mode field diameter is arranged on the pendulum side, the standard configuration described above is obtained.

【0043】ここでいうモードフィールド径は、マルチ
モードファイバにおけるコア径と同じ意味と効果を持つ
ので、マルチモードファイバを組み合わせても、本発明
を構成し得る。光ファイバにシングルモードファイバを
利用すると、エルビウムやネオジウム、プラセオジウム
などをドープした機能性光ファイバを利用することが可
能となり、機能性光ファイバの持つ光直接増幅作用や光
誘導放出作用を利用できるので、地震センサの適用範囲
が広くなる。
Since the mode field diameter here has the same meaning and effect as the core diameter in a multimode fiber, the present invention can be constituted by combining multimode fibers. If a single mode fiber is used as the optical fiber, it becomes possible to use a functional optical fiber doped with erbium, neodymium, praseodymium, etc., and it is possible to use the optical direct amplification function and the light stimulated emission function of the functional optical fiber. Therefore, the application range of the earthquake sensor is widened.

【0044】具体的には、代表的なエルビウムドープフ
ァイバの構造は、Δnは1.5〜2.0%で、コア径は
1.5μm〜2.3μm、この時のモードフィールド径
は約5μmでありこの光ファイバはハイデルタファイバ
と呼ばれている。また、一般的な通信用の光ファイバ
は、1.3μm光伝送用で、Δnは0.2%前後、モー
ドフィールド径は10μmであり、一方、ハイビジョン
CATV用などの情報伝送に使用されるファイバは、
1.55μm光伝送用が主流であり、これは、デュアル
シェイプドコアと呼ばれる外部コア径14μm、内部コ
ア径8μmの2重構造を持った低分散ファイバが利用さ
れている。これのモードフィールド径は8μmでありΔ
nは、約1%である。また、1.3μm光通信用ファイ
バのカットオフは1.20〜1.23μm前後のところ
にあり、これを用いて、1.55μm光をシングルモー
ド状態で伝送させることも可能である。
Specifically, the structure of a typical erbium-doped fiber has a Δn of 1.5 to 2.0%, a core diameter of 1.5 μm to 2.3 μm, and a mode field diameter of about 5 μm at this time. This optical fiber is called a high delta fiber. A general optical fiber for communication is a 1.3 μm optical transmission fiber, Δn is about 0.2%, and a mode field diameter is 10 μm. On the other hand, a fiber used for information transmission such as for a high-definition CATV. Is
The mainstream for 1.55 μm optical transmission is a low-dispersion fiber having a dual structure with an outer core diameter of 14 μm and an inner core diameter of 8 μm, which is called a dual-shaped core. The mode field diameter of this is 8 μm and Δ
n is about 1%. The cutoff of the 1.3 μm optical communication fiber is around 1.20 to 1.23 μm, and it is possible to transmit 1.55 μm light in a single mode using this.

【0045】すなわち、このことから分かるように、本
発明にシングルモードファイバのみでも構成が可能であ
り、本発明のセンサを信号増幅も含めて、全て光学部品
によって構成することが可能となる。加えて、機能性光
ファイバや通信用シングルモードファイバは、高速線引
が可能であるので、カーボンコートが行いやすい。カー
ボンコートは、静疲労、薬品(塩害)、水素ガス侵入に
よる光学性能の劣化などから光ファイバを有効に保護
し、その耐久性を大幅に向上させる。すなわち、本発明
の地震センサを「海底地震センサ」や「井戸用地震セン
サ」又は「温泉井戸地震センサ」として火山地帯などで
用いる場合、特に有効であり、このことも、本発明の請
求の範囲で実施が可能であり、また、安価なプラスチッ
クファイバも利用できることは、言うまでもない。
That is, as can be seen from the above, the present invention can be constituted only by a single mode fiber, and the sensor of the present invention can be constituted entirely by optical components including signal amplification. In addition, a functional optical fiber or a single-mode fiber for communication can be drawn at high speed, so that carbon coating can be easily performed. The carbon coat effectively protects the optical fiber from static fatigue, chemical (salt damage), deterioration of optical performance due to hydrogen gas intrusion, etc., and greatly improves its durability. That is, when the earthquake sensor of the present invention is used in a volcanic zone or the like as a “sea bottom earthquake sensor” or “well earthquake sensor” or “spring well earthquake sensor”, it is particularly effective. Needless to say, it is possible to use an inexpensive plastic fiber.

【0046】図22は画像(ホログラムや空間フィルタ
など)を表現する液晶等を光学部品として用いた場合を
示し、図23(a)〜(d)は光学フィルタやレンズ系
を用いた場合を示す。
FIG. 22 shows a case where a liquid crystal or the like representing an image (hologram or spatial filter) is used as an optical component, and FIGS. 23 (a) to 23 (d) show a case where an optical filter or a lens system is used. .

【0047】図23(a)は、光学フィルタに前述の大
小関係を適用したものである。同じく(b)は、振り子
の運動を回転角に変換して固定プリズムと回転プリズム
の間で地震検知特性を得たものである、この場合の雑微
動除去は、固定プリズムと回転プリズムとの間に光学的
な平行部を設けることで得られる。(c)は、レンズ系
の開口数の組み合わせで、大小関係を置き換えたもので
ある。この場合、一部の光がコリメートレンズから逃げ
ることで地震検知特性を得ている。(d)はレンズ系と
プリズム系を組み合わせたもので、プリズム部に形成し
た平面部が、雑微動除去手段として利用される。
FIG. 23A shows an optical filter to which the above-mentioned magnitude relation is applied. Similarly, (b) is a graph in which the motion of the pendulum is converted into a rotation angle to obtain an earthquake detection characteristic between the fixed prism and the rotating prism. Is obtained by providing an optically parallel portion to the lens. (C) is a combination of numerical apertures of the lens system, in which the magnitude relation is replaced. In this case, a part of light escapes from the collimating lens to obtain an earthquake detection characteristic. (D) shows a combination of a lens system and a prism system, and the flat part formed in the prism part is used as a noise and fine movement removing means.

【0048】いずれの場合も、それぞれの構造は全く異
なっているが、これらは本発明の変形であり、振り子を
地震センサとして用いる限りにおいては、その作用効果
は、前述の場合と全く変わりがなく、本発明の請求の範
囲で実施が可能である。また、以上では、透過光を主体
として説明したが、振り子の変位を計測し、なおかつ、
雑微動の除去が可能であるならば、反射光や散乱光を利
用してもよい。その場合の位置関係を図24に示す。こ
の場合も本発明の効果は同じである。
In each case, the respective structures are completely different, but these are modifications of the present invention, and as long as the pendulum is used as a seismic sensor, the operation and effect are not different from the above-mentioned case. The present invention can be embodied within the scope of the claims of the present invention. In the above description, transmitted light is mainly used, but displacement of the pendulum is measured, and
Reflected light or scattered light may be used if it is possible to remove the fine movement. FIG. 24 shows the positional relationship in that case. In this case, the effect of the present invention is the same.

【0049】このようにして、本発明は光学式を基本と
して、光源側と光電変換素子を含む光学部品でなる受光
側との相互的な幾何学的配置により雑微動を除去してい
るため、装置やセンサの形状に依存することなく任意の
形態に自由に実施できるところに大きな特長がある。こ
の特長は、振り子の運動を光学的な手法で非接触に検知
できることによって得られたものであり、この自由度の
高さは、他の電気式の地震検知手段では得ることができ
ないものである。
As described above, the present invention is based on the optical system, and eliminates the fine movement due to the mutual geometrical arrangement of the light source side and the light receiving side which is an optical component including the photoelectric conversion element. There is a great feature in that it can be freely implemented in any form without depending on the shape of the device or the sensor. This feature is obtained by the ability to detect the movement of the pendulum in a non-contact manner by an optical method, and this high degree of freedom cannot be obtained by other electric seismic detection means. .

【0050】また、光学式では、基本的にセンサが安全
側に働かせることができることも、もう一つの特長であ
る。例えば、図1の構造のセンサでは、振動がない場合
は、光軸は一定に保たれており、この時のフォトダイオ
ードの出力は最大値を取る。ところが、地震動を検知す
ると、光軸がずれてフォトダイオードの出力を減少させ
る。この時、もし大規模な地震波が入力されると、光軸
は完全に外れてフォトダイオードの出力はゼロになる
(B接点動作)。もし光源が何らかの理由で失われた場
合や、センサと制御装置が断線した場合はセンサからの
出力はゼロとなり、直ちに装置の異常を知ることができ
る。本発明は、この逆の場合、すなわち、地震が検知さ
れた段階で、信号を出力するように構成すること(A接
点動作)も可能であるが、この場合は、装置を安全側に
働かせるには、構成部品個々に信頼性が求められる。
Another feature of the optical system is that the sensor can basically work on the safe side. For example, in the sensor having the structure shown in FIG. 1, when there is no vibration, the optical axis is kept constant, and the output of the photodiode at this time takes the maximum value. However, when an earthquake motion is detected, the optical axis shifts and the output of the photodiode decreases. At this time, if a large-scale seismic wave is input, the optical axis is completely deviated, and the output of the photodiode becomes zero (B contact operation). If the light source is lost for some reason or if the sensor and the control device are disconnected, the output from the sensor becomes zero, and it is possible to immediately know the abnormality of the device. The present invention can be configured to output a signal in the reverse case, that is, at the stage when an earthquake is detected (A-contact operation). Requires reliability of each component.

【0051】加えて、本発明の光学式振り子地震センサ
は、極めて高感度であるので、地震や道路工事以外の振
動の影響も受ける。例えば、台風や竜巻などの強風を伴
う振動や大規模な土石流や土砂崩れ地滑り、雪崩などの
災害を伴う振動であり、これらの振動は、雑微動除去手
段でも取り切ることはできず地震動と同じように検出さ
れる。この場合、地震動ではないとして当該出力を除外
することもできるが、台風や集中豪雨下あるいは、豪雪
下で、このような出力を検知した場合は、避難行動を速
やかに行う必要があることは、過去の観測例から考慮し
ても明白である。したがって、これらは、やはり自然災
害であるので、本発明の掲げている防災目的から外すこ
とはできない。そこで、以下に観測データを用いて、観
測方法と装置構成について述べておく。
In addition, the optical pendulum earthquake sensor of the present invention has extremely high sensitivity, and is therefore affected by vibrations other than earthquakes and road construction. For example, vibrations associated with strong winds such as typhoons and tornadoes, and vibrations associated with disasters such as large-scale debris flows, landslides, and avalanches. Is detected. In this case, it is possible to exclude the output because it is not a seismic motion, but if such output is detected under a typhoon, heavy rain, or heavy snow, it is necessary to take evacuation action promptly. It is clear from consideration of past observations. Therefore, since these are also natural disasters, they cannot be excluded from the disaster prevention objectives of the present invention. Therefore, an observation method and an apparatus configuration will be described below using observation data.

【0052】まず、本発明の地震センサを防災目的で利
用するための有効なシステム構成を図25に示してお
く。図25は気温や雨量、風向や気圧を計測する気象セ
ンサと、地震センサとをデータ処理装置に接続したもの
で、このデータ処理装置を用いて地震と風によるノイズ
を弁別する。この弁別法については、図26のように本
発明で得られた地震波の計測データを秒単位で分解すれ
ばよい。すなわち、秒単位では、図のように明瞭にP波
とS波に分解され、地震波として認めることができる。
距離の遠い地震波では、時間単位でも弁別できるが、そ
れは、極めて遠方で巨大な地震の場合に限られる。
First, FIG. 25 shows an effective system configuration for using the earthquake sensor of the present invention for disaster prevention. FIG. 25 is a diagram in which a weather sensor for measuring temperature, rainfall, wind direction and air pressure, and an earthquake sensor are connected to a data processing device. The data processing device is used to discriminate noise caused by an earthquake and wind. As for this discrimination method, the seismic wave measurement data obtained by the present invention may be decomposed in seconds, as shown in FIG. That is, in units of seconds, it is clearly decomposed into P waves and S waves as shown in the figure, and can be recognized as seismic waves.
In the case of long-distance seismic waves, it is possible to discriminate by the unit of time, but only in the case of huge earthquakes far away.

【0053】図27には、平成8年11月7日に日本近
海で発生したと見られる津波を伴うと推定される地震の
観測データである。この地震は、未発表地震であり、新
聞やラジオ、テレビ等の報道はされなかったが、当該観
測データからは、津波の発生を疑わせる波形が記録され
ており、事態の緊急性と重大性を考慮して、本明細書で
公開することにしたものである。震源情報は、観測当
時、インターネット上で米国の大学が発信していた震源
推定データであり、地震は午前5時に観測されたもの
で、これに該当する震源は当該推定震源では、北緯2
8.01度(10進)、東経143.70度(10進)
であった。
FIG. 27 shows observation data of an earthquake estimated to be accompanied by a tsunami that occurred on November 7, 1996 in the seas near Japan. Although this earthquake was unpublished and was not reported in newspapers, radio, or television, the observation data showed waveforms that suspected the occurrence of a tsunami, indicating the urgency and seriousness of the situation. In view of the above, the disclosure has been made herein. The hypocenter information is hypocenter estimation data that was transmitted by a US university on the Internet at the time of the observation, and the earthquake was observed at 5:00 am.
8.01 degrees (decimal), 143.70 degrees east longitude (decimal)
Met.

【0054】これは、地図上では、小笠原諸島に相当
し、地震規模はM=6.6で深さh=33kmとなって
いる。この震源は、観測点から約1050kmの距離に
ある。つまり、地震規模が大きく、震源が浅いという津
波地震の特徴を端的に示しており津波と推定される波形
は、午前8時以降、4時間前後連続して観測されてい
る。幸い、この津波は、被害を及ぼすことは無かった
が、もし、大規模なものであった場合、大きな被害が予
想されるものであり、新聞やテレビでの発表が無かった
ことから、この津波地震は本発明でしか察知できないも
のであると考えられる。
This corresponds to the Ogasawara Islands on the map, and the magnitude of the earthquake is M = 6.6 and the depth is h = 33 km. The epicenter is about 1050 km from the observation point. In other words, the characteristics of a tsunami earthquake with a large earthquake magnitude and a shallow epicenter are clearly shown, and a waveform estimated to be a tsunami has been continuously observed for about 4 hours since 8:00 am. Fortunately, the tsunami did not cause any damage, but if it was large-scale, the damage was expected to be large and there were no announcements in newspapers or television. It is considered that the earthquake can be detected only by the present invention.

【0055】このデータが津波であると推定されるの
は、その伝搬速度にある。すなわち、地震波(表面波を
含む)は、秒速10km〜3km前後であるのに対し、
この波は、1050kmを4時間で伝播し、推定速度
は、秒速100m前後である。過去のデータでは、津波
の伝播速度は、時速200km(秒速60m)〜400
km(秒速100m)前後とされており、このことは図
27から推定される伝播速度と一致する。従って、この
波動は、津波の影響であると推定される。
It is the propagation speed that this data is estimated to be a tsunami. That is, seismic waves (including surface waves) are around 10 to 3 km per second,
This wave propagates over 1050 km in 4 hours, and the estimated speed is around 100 m / sec. According to past data, tsunami propagation speed is 200 km / h (60 m / s) to 400 km / h.
km (100 m / s), which coincides with the propagation speed estimated from FIG. Therefore, this wave is presumed to be the effect of the tsunami.

【0056】本発明は、前述したように海洋の波浪や低
気圧を原因とする強風の影響を強く受ける。その観測デ
ータを図28に示す。このデータは、平成9年7月26
日未明に近畿地方に上陸した台風9号による低気圧の影
響を本発明のセンサが記録したものである。この観測デ
ータには、高潮によるものと推定される波形が記録され
ている。すなわち、当該台風は、強風とともに高潮によ
る被害を伴っており、7月26日の毎日新聞夕刊の記事
を元に、当該観測データを判読すると次のようなことが
分かる。毎日新聞夕刊には、同日、午前6時10分に自
動車運搬船やまと丸(排水量8015t)が、潮岬沖合
い20kmのところで高潮に出会い被害に遭っているこ
とを報じている。また、その30分後の、午前6時40
分ごろには、潮岬に近い串本で、自治体の道路パトロー
ルカーが高波(約7m)と出会い、フロントガラスを割
る被害を出している。
As described above, the present invention is strongly affected by strong winds caused by ocean waves and low pressures. FIG. 28 shows the observation data. This data is from July 26, 1997
The sensor according to the present invention records the effect of low pressure caused by typhoon No. 9 that has landed in the Kinki region early in the morning. In this observation data, a waveform estimated to be due to storm surge is recorded. That is, the typhoon is accompanied by the damage from the storm surge as well as the strong wind. When the observation data is read based on the article in the evening edition of the Mainichi Newspaper on July 26, the following can be understood. The evening edition of the Mainichi Shimbun reported that a car carrier Yamato Maru (discharge 8015 tons) was hit at 20 km offshore Shiomisaki at 6:10 am on the same day, causing damage. 30 minutes later at 6:40 am
Around a minute, a local government road patrol car in Kushimoto near Shiomisaki encountered high waves (approximately 7m), causing damage to the windshield.

【0057】これらの事件は、一見、別々のようである
が、時系列的には連続しており、極めて興味深い。これ
らを一連の現象として捉えると、高潮の伝播速度が算出
できる。この伝播速度は秒速11m前後であり、時速で
言えば約40kmである。これは、波浪(うねり)の伝
播速度に相当し、また、同時刻には、図28に示すよう
に6時30分ごろに、本発明のセンサが、地震波とよく
似た急激な変化を捉えている。すなわち、この時刻に高
潮が陸地に到達したと考えられるのである。地震波の伝
播速度は、地表近くでは秒速数km前後であるから、潮
岬から観測点まで約150kmとすると、約10秒前後
で波動は、観測点に到達するので、この時間差は無視で
きる。また、串本の道路パトロールカーが高波に遭遇し
たと推定される地点と潮岬との距離は、時速40kmで
約5分〜10分のところにある。これらの理由から、本
発明の地震センサが潮岬の高潮を記録しているものと考
えられる。
Although these incidents seem at first glance, they are chronologically continuous and very interesting. If these are considered as a series of phenomena, the propagation speed of storm surge can be calculated. This propagation speed is about 11 m / s, or about 40 km / h. This corresponds to the propagation speed of waves (undulations). At the same time, at about 6:30, the sensor of the present invention catches a sudden change similar to an earthquake wave, as shown in FIG. ing. That is, it is considered that the storm surge reached the land at this time. Since the propagation speed of the seismic wave is about several kilometers per second near the surface of the earth, if the distance from Shiomisaki to the observation point is about 150 km, the wave arrives at the observation point in about 10 seconds, so this time difference can be ignored. The distance between the point where it is estimated that the road patrol car in Kushimoto has encountered high waves and Shiomisaki is about 5 to 10 minutes at 40 km / h. For these reasons, it is considered that the earthquake sensor of the present invention records the storm surge at Shiomisaki.

【0058】次に、土石流については、図29に、その
観測データを示す。この日は、風もなく、天候が良好で
あるにもかかわらず、地震センサには微小な振動が検出
されていた。そこで、点検を行い光軸を再調整したが、
この微小振動はおさまることが無かった。この程度の変
化では、振り子の振動を肉眼で確認することは不可能で
あり、光センサの故障の可能性もあると考えていたが、
後の調査で、これが長野県小谷村がまはら沢で発生した
大規模土石流と関連があることが分かった。新聞から得
た情報では、土石流は「8時ごろから始まった」とあ
り、これは、当該データでは判別できない。しかし気象
庁の地震計には、この波形が記録されており、その最大
振幅の時刻は、10時41分10秒前後であった。つま
り、その時刻は当該地震センサが最大振幅を記録した時
刻であり、このことが、この振動が土石流と関連のある
ものと推測される主な理由である。地図上では、観測点
から土石流の発生現場まで200km近い距離がある
が、当該センサは、こうした地動に対しては極めて高い
感度を有するため、本発明が災害発生現場近傍(数百
m)以内に設置されていた場合、有効に機能するものと
考えられる。
FIG. 29 shows the observation data of the debris flow. On this day, there was no wind and the weather was fine. So I checked and readjusted the optical axis.
This small vibration did not subside. With such a change, it was impossible to check the vibration of the pendulum with the naked eye, and we thought that there was a possibility that the optical sensor might break down.
Later research showed that this was related to the large-scale debris flow that occurred in the town of Otara-mura, Nagano Prefecture. According to the information obtained from the newspaper, the debris flow "started around 8 o'clock", which cannot be determined from the data. However, this waveform was recorded in the seismograph of the Japan Meteorological Agency, and the time of the maximum amplitude was around 10:41:10. That is, the time is the time at which the earthquake sensor recorded the maximum amplitude, and this is the main reason that this vibration is presumed to be related to the debris flow. On the map, there is a distance close to 200 km from the observation point to the debris flow generation site. However, since the sensor has extremely high sensitivity to such ground motion, the present invention requires that the sensor be within the vicinity of the disaster occurrence site (several hundred meters). If installed, it is considered to function effectively.

【0059】当該センサは、これらの土石流や雪崩とい
った地盤振動を伴う災害の他に内陸部で発生した地震の
余震の有無を判別することも可能である。その観測デー
タを図30に示す。これは、平成9年3月16日14時
53分と15時36分に豊橋で発生したM4.3とM
3.9の地震観測データである。よく波形を見てみる
と、後で発生した余震が、本震の振動に重畳されて判別
できなくなっている。つまり、本発明の地震センサが揺
動している場合は、余震が発生する可能性があることを
示唆しており、この情報を有効に用いれば、地震による
2次災害を有効に防止できるものと考えられる。
The sensor can also determine the presence or absence of aftershocks of an earthquake that occurred in an inland area in addition to a disaster involving ground vibration such as a debris flow or an avalanche. The observation data is shown in FIG. This is because M4.3 and M4.3 occurred at Toyohashi on March 16, 1997 at 14:53 and 15:36.
This is 3.9 earthquake observation data. If you look closely at the waveform, the aftershock that occurred later is superimposed on the vibration of the main shock and cannot be distinguished. In other words, when the earthquake sensor of the present invention is oscillating, it suggests that an aftershock may occur. If this information is used effectively, a secondary disaster due to an earthquake can be effectively prevented. it is conceivable that.

【0060】次に、図31乃至図35に、これらの防災
警報の発生に適用するためのシステム(防災警報装置)
及び防災警報判定法の推奨例を示しておく。まず、前述
した図25のデータ処理装置は、図31のように構成す
るとよい。このデータ処理装置は、前述したような、風
や海洋の波浪などの影響を受ける当該発明の欠点を補完
するもので、加速度式や速度式の通常型(従来型)の地
震計や気象センサなどと組み合わせて利用する。これら
のセンサから入力された信号は警報出力判定部に入力さ
れ、防災警報のランク分けがここで行われる。
Next, FIGS. 31 to 35 show a system (disaster prevention alarm device) to be applied to the generation of these disaster prevention alarms.
Here is a recommended example of the disaster prevention warning judgment method. First, the data processing device of FIG. 25 described above may be configured as shown in FIG. This data processing device complements the drawbacks of the present invention, which are affected by wind and ocean waves as described above, and includes acceleration-type and speed-type ordinary (conventional) seismometers and weather sensors. Use in combination with. Signals input from these sensors are input to the alarm output determination unit, where the disaster prevention alarms are ranked.

【0061】この防災警報は、前述したような結果から
次の様に判定するとよい。 (1)光学式地震振り子センサが地震を検知せず、か
つ、従来型の地震計から警報が出力された場合は、小規
模の地震と判定する。 (2)光学式地震振り子センサが地震を検知し、かつ、
従来型の地震計から警報が出力された場合は、大規模の
地震と判定する。 (3)光学式地震振り子センサが地震を検知し、かつ、
従来型の地震計から警報が出なかった場合は、遠距離の
地震であると判定し、津波、雪崩、土石流、地滑り、落
石などの発生の可能性を警告する。 (4)光学式地震振り子センサが地震を検知せず、従来
型の地震計からの警報出力が出力されない時は、待機状
態であると判定する。 (5)光学式地震振り子センサの出力が0となり、従来
型の地震計から警報が出力されず、かつ、N時間以上経
過して、光学式地震振り子センサ回復しない時は装置の
故障の可能性を警告し、修理点検を促す表示を行う。な
どである。これに気象センサが加えられているときは、
地盤特性を考慮もしくは実測の上で決定して、影響風速
Vwを設定し、次の様に判定を付け加える。
This disaster prevention warning may be determined as follows based on the results described above. (1) If the optical seismic pendulum sensor does not detect an earthquake and an alarm is output from a conventional seismometer, it is determined that the earthquake is a small earthquake. (2) Optical seismic pendulum sensor detects the earthquake and
If a warning is output from a conventional seismometer, it is determined that the earthquake is a large-scale earthquake. (3) The optical earthquake pendulum sensor detects the earthquake, and
If the conventional seismometer does not issue a warning, it determines that the earthquake is a long-distance earthquake and warns of the possibility of tsunami, avalanche, debris flow, landslides, falling rocks, etc. (4) When the optical seismic pendulum sensor does not detect an earthquake and no alarm output is output from a conventional seismometer, it is determined that the apparatus is in a standby state. (5) If the output of the optical seismic pendulum sensor becomes 0, no alarm is output from the conventional seismometer, and if the optical seismic pendulum sensor does not recover after N hours or more, there is a possibility of equipment failure. Is displayed and a message prompting repair and inspection is displayed. And so on. When a weather sensor is added to this,
The influence wind speed Vw is set in consideration of the ground characteristics or based on actual measurement, and a judgment is added as follows.

【0062】影響風速Vw以上の時、本発明の光学式地
震振り子センサから、このVwに相当する出力の1.3
倍以上の変動があった場合は、前記(1)〜(5)まで
の警報動作を実施する。また、Vwの影響下にあって、
判定不能の時は、従来型の地震計の警報動作を優先さ
せ、強風下であることを警告する。この場合、(5)
は、Vwの影響下にあっても有効である。
When the wind velocity is equal to or higher than the affected wind speed Vw, the optical seismic pendulum sensor according to the present invention outputs an output corresponding to Vw of 1.3.
When there is a change of more than twice, the alarm operation of (1) to (5) is performed. Also, under the influence of Vw,
If the judgment is not possible, the warning action of the conventional seismometer is prioritized, and a warning is given for a strong wind. In this case, (5)
Is effective even under the influence of Vw.

【0063】これらの制御演算で得られた警報は、警報
信号出力分配装置に出力され、リレー、ブザー、TVや
ラジオの電源スイッチ、放送設備、警報灯などに出力さ
れ、周囲に地震、その他の災害を警告する。
The alarms obtained by these control operations are output to an alarm signal output distribution device, output to relays, buzzers, power switches of TVs and radios, broadcast equipment, alarm lights, etc. Warn of disasters.

【0064】以上、データ処理装置の機能の概略を説明
したが、次に、本発明の光学式振り子地震センサ周辺の
装置構成の推奨例を図32に示す。まず、地震センサ
は、基本的には、光源と受光素子から構成されるので、
受光素子の増幅器と光源の光源ドライバが必要である。
加えて、その信号を記録するためには、ペンレコーダな
どの記録計があれば便利である、これは、例えば横河電
機のLR4220などが最適であり、光源ドライバは、
米国のILX社や日本製では、アンリツや安藤電気、ア
ドバンテスト社の製品が最適である。回路は、独自に組
んでもよいが、完成品を利用した方が、初心者には安心
できるであろう。アンプからの信号は、電圧比較回路や
A/Dコンバータを通してCPUに入力され、地震判定
がなされる。また、外部への制御信号も出力できる。
The outline of the function of the data processing device has been described above. Next, FIG. 32 shows a recommended example of the device configuration around the optical pendulum earthquake sensor of the present invention. First, since an earthquake sensor is basically composed of a light source and a light receiving element,
An amplifier for the light receiving element and a light source driver for the light source are required.
In addition, in order to record the signal, it is convenient if there is a recorder such as a pen recorder. For example, LR4220 of Yokogawa Electric is most suitable.
The products of Anritsu, Ando, and Advantest are optimal for ILX and US made in Japan. Although the circuit may be assembled independently, it is safer for beginners to use the finished product. A signal from the amplifier is input to the CPU through a voltage comparison circuit and an A / D converter, and an earthquake is determined. It can also output an external control signal.

【0065】図33は、本発明を法人や企業向けの地震
防災システムとした例である。このシステムには、本発
明の地震センサによるデータ処理装置が、測定記録部と
共に組み込まれ、従来型の地震計と組み合わされて使用
される。このシステムから出力されるデータは、パソコ
ンとネットワークを利用して接続され共有される。この
ネットワークは、イーサネットが最も最適で、FDDI
やトークンリングは、装置が高価となり、民間では設置
困難となる。また、イーサネットにすれば、インターネ
ットプロトコルの採用が容易で、世界中から本システム
にアクセスが可能となる。
FIG. 33 shows an example in which the present invention is applied to an earthquake disaster prevention system for corporations and companies. In this system, the data processing device using the seismic sensor of the present invention is incorporated together with a measurement recording unit, and used in combination with a conventional seismometer. Data output from this system is connected and shared with a personal computer using a network. This network is best suited for Ethernet, FDDI
And token rings are expensive equipment and are difficult to install in the private sector. In addition, the use of Ethernet makes it easy to adopt the Internet protocol, and enables access to this system from all over the world.

【0066】このシステムは、価格的に、500万円を
越えることはなく、またネットワークに利用されるパソ
コンやサーバの1台ごとの価格は比較的安価にできる。
また、気象庁や消防庁などの官公庁や大学などの研究機
関であって、豊富な資金を活用し得て、専門知識を有し
た担当者が運営管理を行っているところに導入されてい
る防災システムは高価であり、しかも、これらの官公庁
や国立大学などのネットワークからの情報は、大地震が
起きて深刻な被害が生じていても、まず担当者による綿
密で慎重かつ入念な検討が行われた後、数時間から1ヶ
月遅れで、インターネット上で公開される。これらの情
報は、現在、一般に入手し得る最も強力かつ正確な情報
であるが、本発明のようにリアルタイム性はない。むし
ろ、これらの情報は本発明の校正に活用できる。
This system does not exceed 5 million yen in price, and the price of each personal computer or server used in the network can be relatively low.
In addition, disaster prevention systems have been introduced in government agencies such as the Japan Meteorological Agency and the Fire Department, and research institutions such as universities, where abundant funds can be utilized and personnel with specialized knowledge are operating and managing them. Is expensive, and information from networks of governments and national universities was first carefully, carefully and carefully considered by officials, even in the event of a severe earthquake and severe damage. Later, it will be released on the Internet several hours to a month later. These pieces of information are currently the most powerful and accurate information generally available, but do not have real-time properties as in the present invention. Rather, such information can be used for the calibration of the present invention.

【0067】次に、図34にシステムを簡略化し、家庭
用に再構成した地震警報出力装置を示す。この装置は、
図32の装置から記録計を省略し、警報出力(制御信
号)にソレノイドや電子スイッチを介してテレビやラジ
オなどのリモコンを取り付けたものである。本発明のセ
ンサは、設置場所さえ注意すれば、誤動作が少ないの
で、このような応用が可能である。本装置では、遠距離
で発生した大規模地震の際には、自動的にテレビのスイ
ッチを入れることができ、かつ、放送局は速報で地震情
報を流すので、住民に災害の発生を知らせることができ
る。
Next, FIG. 34 shows an earthquake alarm output device in which the system is simplified and reconfigured for home use. This device is
A recorder is omitted from the apparatus of FIG. 32, and a remote controller such as a television or a radio is attached to an alarm output (control signal) via a solenoid or an electronic switch. The sensor of the present invention can be used in such a manner since malfunctions are small if attention is paid to the installation location. With this device, in the event of a large-scale earthquake that occurred at a long distance, the TV can be switched on automatically, and the broadcasting station broadcasts earthquake information in a flash, so notify the residents of the occurrence of the disaster. Can be.

【0068】次に、図35にパソコンを用いて本発明を
防災ネットワークに構成した場合を示す。これには、イ
ーサネットなどのローカルネットワークが活用され、そ
れぞれの地震計や地震センサからの信号や測定データ
は、テキスト形式で、サーバ、あるいは、ルータ経由で
電子メールとして発信される。このルータには、有線の
通信回線と携帯電話や衛星携帯電話などの移動体通信端
末が接続され、有線通信の断線時に備えている。このネ
ットワークには、別にメンテナンス用のコンピュータが
接続され、日常のデータ処理や、ネットワークの障害に
備えている。
Next, FIG. 35 shows a case where the present invention is configured in a disaster prevention network using a personal computer. For this purpose, a local network such as Ethernet is used, and signals and measurement data from the respective seismometers and sensors are transmitted in text format as e-mail via a server or a router. The router is connected to a wired communication line and a mobile communication terminal such as a mobile phone or a satellite mobile phone, and is prepared for a disconnection of the wired communication. A computer for maintenance is separately connected to this network to prepare for daily data processing and network failures.

【0069】最後に、図36に本発明で使用できる可能
性のある振り子の形状について示しておく。図36の
(A)〜(D)は懸垂型の振り子で、水平方向に揺動す
る。(E)〜(F)は倒立型の振り子で水平方向に揺動
する。特に、(F)はバネ鋼などの剛性の低い素材の上
に振り子が乗っており、このバネ鋼は復元と制振を兼ね
ている。垂直動については、(G)〜(I)までの振り
子で検出できる。前述の説明では、主に水平動について
述べてきたが、このように振り子の形状を工夫すること
で、垂直動も検出することが可能となる。
Finally, FIG. 36 shows the shape of a pendulum that can be used in the present invention. 36 (A) to (D) are suspension type pendulums which swing in the horizontal direction. (E) to (F) show an inverted pendulum that swings horizontally. In particular, (F) shows a pendulum mounted on a low rigidity material such as spring steel, and this spring steel has both restoration and vibration suppression. Vertical movement can be detected by the pendulums (G) to (I). In the above description, the horizontal movement has been mainly described, but by devising the shape of the pendulum in this way, the vertical movement can also be detected.

【0070】以上、説明した実施形態は、あくまでも本
発明を有効とし得る推奨例であり、フォトダイオードを
他の光電管や受光素子と置き換えたり、もしくは、CC
Dを取り付けた回路や手段に変更したり、開口部を光源
と一体化したりするようなことや、技術要素を、プログ
ラム化、電子回路化、機械化、手段の改略、材質の変
更、さらには、水平振動を垂直振動に変換して計測検知
するなどの様々な改略や変更などを加えることも、雑微
動除去手段を部品の幾何学的配置で行う限り、本発明の
請求の範囲で実施が可能である。
The embodiment described above is a recommended example to which the present invention can be effectively applied, and the photodiode is replaced with another photoelectric tube or light receiving element, or the CC is not used.
D can be changed to a circuit or means to which it is attached, or the opening can be integrated with the light source, and technical elements can be programmed, electronically circuitized, mechanized, means revised, materials changed, and Various modifications and changes, such as converting horizontal vibration to vertical vibration and measuring and detecting, can also be performed, as long as the microtremor removing means is performed by the geometrical arrangement of parts, it is implemented in the scope of the claims of the present invention. Is possible.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上のように本発明の光学式振り子地震
センサによれば、非接触な光学式を採用し、また、有効
な雑微動除去手段を備えているため、極めて自由度の高
い地震センサを得ることが可能となり、各種の変形を含
む多くの形態での実施が可能となる。また、この雑微動
除去手段は、図1に示したような原始的な単純振り子を
基に、高感度地震センサに変えてしまう。この感度は、
従来ならば大学や気象庁でしか所有し得ないような高度
な地震計でしか得ることができなかったものである。そ
の結果、民間レベルでも、安価で丈夫で、維持コストの
かからない高感度地震検知システムを所有し、防災情報
を共有することが可能となる。
As described above, according to the optical pendulum seismic sensor of the present invention, since a non-contact optical system is employed and an effective noise and tremor removing means is provided, an earthquake having a very high degree of freedom is provided. A sensor can be obtained and can be implemented in many forms including various modifications. In addition, the fine tremor removing means is changed to a high-sensitivity seismic sensor based on a primitive simple pendulum as shown in FIG. This sensitivity is
In the past, it could only be obtained with advanced seismometers that could only be owned by universities and the Meteorological Agency. As a result, even at the private level, it is possible to own an inexpensive, robust and low-cost high-sensitivity earthquake detection system and share disaster prevention information.

【0072】本発明のセンサは、その設置場所は地下が
望ましいが、主に表面波で機能するものであるため、あ
えて地下に設置する必要はなく、実験では木造建築物の
2階に設置しても、誤動作することはない。また、セン
サの工作精度は、あまり必要ではなく、光源と受光素子
の関係を適切に選択すれば、小中学生が理科教材のよう
な感覚で組み立てることができ、また、作業者の工作能
力の程度の差が検知精度に影響しないため、組み立ての
ための特別な職業訓練は、一切不要であることも大きな
特徴である。このことは、本発明のセンサが量産に適し
ていることを示している。
The sensor of the present invention is desirably installed underground, but it mainly functions with surface waves. Therefore, it is not necessary to install the sensor underground, and in the experiment, it was installed on the second floor of a wooden building. However, there is no malfunction. In addition, the accuracy of the sensor is not very necessary. If the relationship between the light source and the light-receiving element is appropriately selected, elementary and junior high school students can assemble as if they were science teaching materials. Another feature is that no special vocational training for assembly is required because the difference between the two does not affect the detection accuracy. This indicates that the sensor of the present invention is suitable for mass production.

【0073】さらには、本発明の防災警報装置を構築
し、また、防災警報判定法を採用することによって、各
実施形態で説明したように、従来型の加速度形地震計か
ら誤報を除去することが可能となる。
Further, by constructing the disaster prevention alarm device of the present invention and employing the disaster prevention alarm judgment method, as described in each embodiment, false alarms can be eliminated from the conventional acceleration type seismometer. Becomes possible.

【0074】加えて、本発明は、波浪や土石流などの地
動の影響を受けるため、適度に気象観測を行えば、それ
らの災害の危険から国民の生命と財産を有効に保護する
ことが可能となった。すなわち、従来においては、気象
庁や消防庁などが防災警報を発していたが、我が国の地
理的条件の特殊性から、地域によっては、しばしば、防
災情報が届かないことがあり、その結果、多くの人命や
財産が失われる場合があった。それに対して本発明によ
れば、安価に研究機関レベルの高感度な地震検知センサ
を民間に提供できるため、これらを地域や企業レベルで
の防災に活用することが可能となり、山間部や離島など
においても、災害による被害を最小限にとどめる効果が
得られる。
In addition, since the present invention is affected by ground motions such as waves and debris flows, it is possible to effectively protect the lives and property of the people from the danger of such disasters by conducting appropriate weather observations. became. In other words, in the past, the Meteorological Agency and the Fire and Disaster Management Agency issued warnings for disaster prevention.However, due to the special geographical conditions of Japan, disaster prevention information often did not reach some regions. Human lives and property were sometimes lost. On the other hand, according to the present invention, since high-sensitivity earthquake detection sensors at the research institution level can be provided to the private sector at low cost, these can be used for disaster prevention at the local or corporate level, such as in mountainous areas and remote islands. In this case, the effect of minimizing the damage caused by the disaster can be obtained.

【0075】また、本発明を理科教材にして、広く普及
させることができるならば、民間の防災意識を向上させ
ることも可能であり、地震その他の災害による被害を最
小限にとどめ、国民の人命や財産を守ることができる効
果がある。
If the present invention can be used as a science teaching material and widely spread, it is possible to raise the awareness of disaster prevention in the private sector, minimize the damage caused by earthquakes and other disasters, and save the lives of the people. It has the effect of protecting your property.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態による光学式振り子地震セ
ンサの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical pendulum earthquake sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】光学的雑微動除去手段の機能上の等価構成図で
ある。
FIG. 2 is a functional equivalent configuration diagram of an optical miscellaneous movement removing unit.

【図3】同手段に地震動や雑微動が加わった時の動作を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an operation when an earthquake motion or a microtremor is added to the means.

【図4】同手段に大きい地震動や雑微動が加わった時の
動作を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an operation when a large seismic motion or small tremor is added to the means.

【図5】振り子と光源の配置関係の変形例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a modified example of the positional relationship between the pendulum and the light source.

【図6】開口部の大小関係の基本形を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a basic form of a size relationship between openings.

【図7】開口部の大小関係をタイトにした場合を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a case where the magnitude relation between openings is tight.

【図8】受光面と光源の照射光束の関係を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a light receiving surface and an irradiation light beam of a light source.

【図9】受光面と光源の照射光束の関係を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a light receiving surface and an irradiation light beam of a light source.

【図10】受光面と光源の照射光束の関係を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a light receiving surface and an irradiation light beam of a light source.

【図11】フォトダイオードの出力波形を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing an output waveform of a photodiode.

【図12】地震記録を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an earthquake record.

【図13】当該地震の本発明による地震センサの観測記
録を示す図である。
FIG. 13 shows an observation record of the earthquake by the earthquake sensor according to the present invention.

【図14】地震記録を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an earthquake record.

【図15】当該地震の本発明による地震センサの観測記
録を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an observation record of the earthquake by the earthquake sensor according to the present invention.

【図16】地震記録を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an earthquake record.

【図17】当該地震の本発明による地震センサの観測記
録を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an observation record of the earthquake by the earthquake sensor according to the present invention.

【図18】本発明の地震センサによる観測例を示す図で
ある。
FIG. 18 is a diagram showing an example of observation by the earthquake sensor of the present invention.

【図19】本発明の地震センサのマグネチュード感度特
性図である。
FIG. 19 is a graph showing a magnitude sensitivity characteristic of the earthquake sensor of the present invention.

【図20】本発明の地震センサの計測限界距離グラフを
示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a measurement limit distance graph of the earthquake sensor of the present invention.

【図21】センサの光学的雑微動除去のための光学的出
射端と光学的入射端とを光ファイバで構成した場合の構
成図である。
FIG. 21 is a configuration diagram in a case where an optical output end and an optical input end for removing optical noise and fine movement of a sensor are configured by optical fibers.

【図22】光学的雑微動除去のために画像を用いた場合
の構成図である。
FIG. 22 is a configuration diagram in a case where an image is used for removing optical fine movements.

【図23】光学フィルタやレンズ系を用いた場合の構成
図である。
FIG. 23 is a configuration diagram when an optical filter and a lens system are used.

【図24】反射光や散乱光を利用した場合の構成図であ
る。
FIG. 24 is a configuration diagram when reflected light or scattered light is used.

【図25】地震センサを防災目的で利用するためのシス
テム構成図である。
FIG. 25 is a system configuration diagram for using an earthquake sensor for disaster prevention.

【図26】地震波の計測データを秒単位で分解した図で
ある。
FIG. 26 is a diagram of seismic wave measurement data decomposed in seconds.

【図27】本発明のセンサによる地震の観測データを示
す図である。
FIG. 27 is a diagram showing earthquake observation data obtained by the sensor of the present invention.

【図28】本発明のセンサによる観測データを示す図で
ある。
FIG. 28 is a diagram showing observation data obtained by the sensor of the present invention.

【図29】本発明のセンサによる観測データを示す図で
ある。
FIG. 29 is a diagram showing observation data obtained by the sensor of the present invention.

【図30】本発明のセンサによる観測データを示す図で
ある。
FIG. 30 is a diagram showing observation data obtained by the sensor of the present invention.

【図31】防災警報装置におけるデータ処理装置の構成
図である。
FIG. 31 is a configuration diagram of a data processing device in the disaster prevention alarm device.

【図32】本発明の光学式振り子地震センサ周辺の装置
構成の推奨例を示す図である。
FIG. 32 is a diagram showing a recommended example of a device configuration around the optical pendulum earthquake sensor of the present invention.

【図33】地震防災システムとした場合の構成図であ
る。
FIG. 33 is a configuration diagram in the case of an earthquake disaster prevention system.

【図34】家庭用に再構成した地震警報出力装置の構成
図である。
FIG. 34 is a configuration diagram of an earthquake alarm output device reconfigured for home use.

【図35】防災ネットワークの構成図である。FIG. 35 is a configuration diagram of a disaster prevention network.

【図36】振り子の形状を示す図である。FIG. 36 is a view showing a shape of a pendulum.

【図37】検討に用いた本発明の振り子モデルを示す図
である。
FIG. 37 is a diagram showing a pendulum model of the present invention used in the study.

【図38】振り子の自由度を示す図である。FIG. 38 is a diagram showing degrees of freedom of a pendulum.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 3 重り(振り子式地震動検知手段) 4 穴開き板(光学的雑微動除去手段) 5 光センサ(光電気信号変換手段) 6 吊り線 7 光ファイバ 12 光学的出射手段(光学的雑微動除去手段) 13 光学的入射手段(光学的雑微動除去手段) 14 フォトダイオード 15 照射光束 REFERENCE SIGNS LIST 1 light source 3 weight (pendulum type seismic motion detecting means) 4 perforated plate (optical miscellaneous motion removing means) 5 optical sensor (photoelectric signal converting means) 6 hanging wire 7 optical fiber 12 optical emitting means (optical misalignment removing Means) 13 Optical incidence means (Optical miscellaneous movement removing means) 14 Photodiode 15 Irradiation light beam

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G08B 21/00 G08B 21/00 F ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G08B 21/00 G08B 21/00 F

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 地震を含む雑多な振動の影響を受けて揺
動する振り子に取り付けられ、光源から出射された光を
基に、振り子の震動に相関した光を光電気信号に変換す
る光電気信号変換手段によって電気的な信号を出力する
振り子式地震動検知手段と、 前記振り子式地震動検知手段に組み込まれ、前記光源か
らの光に対し、光が伝搬する方向に対して任意の角度で
横方向に光強度分布を与える、1つ以上の任意の画像や
図形パターンを形成する光学部品を含み、この光学部品
の配置構成によって作り出される光の強度分布や大小関
係、幾何学的配置を任意に組み合わせることにより、前
記振り子式地震動検知手段で検知される雑多な振動から
地震波のみを抽出する光学的雑微動除去手段とを備えた
ことを特徴とする光学式振り子地震センサ。
1. A photoelectric device which is attached to a pendulum which oscillates under the influence of various vibrations including an earthquake and converts light correlated with the vibration of the pendulum into a photoelectric signal based on light emitted from a light source. Pendulum-type seismic-motion detecting means for outputting an electrical signal by a signal converting means; incorporated in the pendulum-type seismic-motion detecting means, with respect to light from the light source, a lateral direction at an arbitrary angle with respect to a direction in which light propagates. And optical components that form one or more arbitrary images or graphic patterns that provide a light intensity distribution to the light components, and arbitrarily combine the light intensity distribution, magnitude relationship, and geometrical arrangement created by the arrangement of the optical components. An optical pendulum seismic sensor, comprising: optical miscellaneous tremor removing means for extracting only seismic waves from miscellaneous vibrations detected by the pendulum-type earthquake motion detecting means.
【請求項2】 前記光学式地震振り子センサと、 前記光学式地震振り子センサの信号出力を監視し、電気
信号又は光信号として出力する制御信号出力装置と、 従来型の加速度又は速度方式の地震計とを組み合わせる
ことによって、地震の規模を本震到着の直前に判定し警
報を出力することを特徴とする防災警報装置。
2. An optical seismic pendulum sensor, a control signal output device for monitoring a signal output of the optical seismic pendulum sensor and outputting an electric signal or an optical signal, and a conventional acceleration or velocity type seismometer A disaster prevention warning device characterized by determining the magnitude of an earthquake immediately before arrival of a main shock and outputting a warning by combining the above.
【請求項3】 前記光学式地震振り子センサが地震を検
知せず、かつ、前記従来型の地震計から警報が出力され
た場合は、小規模の地震と判定し、 前記光学式振り子センサが地震を検知し、かつ、前記従
来型の地震計から警報が出力された場合は、大規模の地
震と判定し、 前記光学式地震振り子センサが地震を検知し、かつ、前
記従来型の地震計から警報が出なかった場合は、津波の
危険性を警告し遠距離の地震であると判定し、 前記光学式地震振り子センサが地震を検知せず、前記従
来型の地震計から警報が出力されない時は、待機状態で
あると判定することを特徴とする防災警報判定法。
3. If the optical seismic pendulum sensor does not detect an earthquake and an alarm is output from the conventional seismometer, it is determined that the earthquake is a small-scale earthquake. , And, when an alarm is output from the conventional seismometer, it is determined that a large-scale earthquake, the optical seismic pendulum sensor detects the earthquake, and from the conventional seismometer If no warning is issued, the danger of tsunami is warned and it is determined that the earthquake is a long-distance earthquake.When the optical seismic pendulum sensor does not detect an earthquake and no alarm is output from the conventional seismometer Is a method for judging a disaster prevention alarm, wherein the method judges that the apparatus is in a standby state.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006201096A (en) * 2005-01-24 2006-08-03 Otis Elevator Co Vibration detector
JP2010506496A (en) * 2006-10-05 2010-02-25 デラウェア ステイト ユニバーシティ ファウンデーション,インコーポレイティド Fiber optic acoustic detector
JP2012225853A (en) * 2011-04-21 2012-11-15 Tokyo Sokushin:Kk Tsunami alarm system
JP2014228325A (en) * 2013-05-21 2014-12-08 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Detection of natural disaster other than earthquake using seismometer, and alarm output method to train
CN104637248A (en) * 2015-03-10 2015-05-20 尤文峰 Earthquake voice alarm
CN105844861A (en) * 2016-06-01 2016-08-10 漳浦县圆周率工业设计有限公司 Earthquake alarm device adopting super-long optical fiber optical path monitoring
CN105844860A (en) * 2016-06-01 2016-08-10 漳浦县圆周率工业设计有限公司 Earthquake alarm method using laser and multi-channel super-long optical fiber
CN105869359A (en) * 2016-06-01 2016-08-17 漳浦县圆周率工业设计有限公司 Reusable fiber laser earthquake alarming method capable of distinguishing earthquake magnitudes
CN105869358A (en) * 2016-06-01 2016-08-17 漳浦县圆周率工业设计有限公司 Superlong fiber laser excited type earthquake alarm device
CN106908135A (en) * 2016-12-26 2017-06-30 浙江科聪智能科技有限公司 Sensor Design method, sensor, artificial intelligence robot, intelligent civilian infrastructure, Earthquake Forecast System, the intelligent network of rivers
CN116634059A (en) * 2023-07-25 2023-08-22 Tcl通讯科技(成都)有限公司 Terminal communication regulation and control method and device, storage medium and electronic equipment

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108254778B (en) * 2017-12-29 2019-08-16 黑龙江天元时代自动化仪表有限公司 A kind of seismic instrument levelling pendulum screw type locking device

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006201096A (en) * 2005-01-24 2006-08-03 Otis Elevator Co Vibration detector
JP2010506496A (en) * 2006-10-05 2010-02-25 デラウェア ステイト ユニバーシティ ファウンデーション,インコーポレイティド Fiber optic acoustic detector
JP2012225853A (en) * 2011-04-21 2012-11-15 Tokyo Sokushin:Kk Tsunami alarm system
JP2014228325A (en) * 2013-05-21 2014-12-08 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Detection of natural disaster other than earthquake using seismometer, and alarm output method to train
CN104637248A (en) * 2015-03-10 2015-05-20 尤文峰 Earthquake voice alarm
CN105844861A (en) * 2016-06-01 2016-08-10 漳浦县圆周率工业设计有限公司 Earthquake alarm device adopting super-long optical fiber optical path monitoring
CN105844860A (en) * 2016-06-01 2016-08-10 漳浦县圆周率工业设计有限公司 Earthquake alarm method using laser and multi-channel super-long optical fiber
CN105869359A (en) * 2016-06-01 2016-08-17 漳浦县圆周率工业设计有限公司 Reusable fiber laser earthquake alarming method capable of distinguishing earthquake magnitudes
CN105869358A (en) * 2016-06-01 2016-08-17 漳浦县圆周率工业设计有限公司 Superlong fiber laser excited type earthquake alarm device
CN106908135A (en) * 2016-12-26 2017-06-30 浙江科聪智能科技有限公司 Sensor Design method, sensor, artificial intelligence robot, intelligent civilian infrastructure, Earthquake Forecast System, the intelligent network of rivers
CN116634059A (en) * 2023-07-25 2023-08-22 Tcl通讯科技(成都)有限公司 Terminal communication regulation and control method and device, storage medium and electronic equipment
CN116634059B (en) * 2023-07-25 2023-11-10 Tcl通讯科技(成都)有限公司 Terminal communication regulation and control method and device, storage medium and electronic equipment

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