JPH1114444A - 振動検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地震の検出に有効な振動検知装置に関し、特
に振動を、水平方向あるいは上下方向などの振動に分離
して、効率よく検知することを目的とする。 【解決手段】 磁性体１１を、一端を振動検知装置１０
に固定された、振動方向を規制するような弾性体１２で
支持し、前記磁性体１１の振動を振動検知装置１０に固
定された磁力線検知器として働くコイル１３で検知する
構成とした。このため規制された方向の振動を高感度に
検知することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動を検出する装
置に関し、特に地震の検出に利用できる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の振動検知装置は、特開昭
６１−１６００２６号公報に記載されているのが一般的
であった。図７に示すように従来の振動検知装置１は、
収納容器２内のすり鉢状の底部３に保持された球状の重
り４と、この重り４の荷重により電気的接点が開閉する
スイッチ５からなる構成であった。地震などの振動が収
納容器２に伝達されると、球状の重り４はすり鉢状の底
部３から上下あるいは左右に移動する。この移動により
スイッチ５の梃子６を押し上げていた荷重伝達棒７に印
加されていた球状の重り４の荷重が取り除かれる。この
結果、スイッチ５が動作し、電気端子８、９間がオン、
オフし、振動が発生したことが検知される構成となって
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、振動の有無を検知することはできるが、
振動の方向を検知することができなかった。即ち、水平
方向の振動か、あるいは垂直方向の振動かなどを分離し
て検知するこができなかった。また、振動の大きさも検
知することができなかった。

【０００４】そこで本発明は振動の方向ならび振動の大
きさを検知することができる振動検知装置を実現するこ
とを課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、振動検知装置は一端を固定された弾性体に支
持された磁性体と前記磁性体の磁力線を検知する磁力線
検知器とを有する構成とした。この構成により、外部の
振動などにより磁性体が振動すると、コイルなどからな
る磁力線検知器に電磁誘導により起電力が発生し、その
起電力の大きさから振動の大きさを検知することができ
る。また、磁性体を支持する弾性体を適切に選択し、例
えばある方向にのみ振動するようにすれば、外部から与
えられた振動の方向も検知することができる。

【０００６】また、本発明の振動検知装置は一端を固定
された弾性体に支持された磁性体と、前記磁性体の両側
に設けられた磁力線を検知する一対の磁力線検知器とを
有する構成とすることにより、例えば上下方向に磁性体
が振動した時に、一対の磁力線検知器がそれぞれ発生す
る出力を加算するように取り出すと、その出力は２倍と
なる。また逆に、減算するように取り出すと、その出力
はゼロとなる。

【０００７】また、例えば水平方向に磁性体が振動した
時に、一対の磁力線検知器がそれぞれ発生する出力を加
算するように取り出すと、その出力は２倍となり、また
逆に、減算するように取り出すと、その出力はゼロとな
る。従ってこのように振動方向を検知することができ
る。

【０００８】また、本発明の振動検知装置は一端を固定
された弾性体に支持された磁性体と、前記磁性体の両側
に設けられた磁力線を検知する二対の磁力線検知器とを
有し、前記磁力線検出器の出力は、一対は同相に、一対
は逆相に結線する構成とすることにより、例えば、磁性
体の上下方向への振動に対して同相の一対の磁力線検知
器には発生する出力が強め合うよに設定され、逆相の一
対の磁力線検知器には発生する出力が弱められるように
設定される。従って、磁性体の水平方向の振動に対して
は、同相の一対の磁力線検知器には発生する出力が弱め
合うよに設定され、逆相の一対の磁力線検知器には発生
する出力が強められるように設定されることになる。こ
のようにして、二対の磁力線検知器に発生する出力を検
知することにより、振動の方向を水平方向か、上下方向
かを区別して検知することができる。

【０００９】また、本発明の振動検知装置は混じり合わ
ない二層液体の界面に支持された磁性体と、前記磁性体
の両側に設けられた磁力線を検知する二対の磁力線検知
器とを有し、前記磁力線検出器の出力は、一対は同相
に、一対は逆相に結線する構成とすることにより、外部
からの振動により、二層液体が変動し、磁性体が振動す
る。従って、二対の磁力線検知器には、上下方向の振動
により発生する出力と、水平方向の振動により発生する
出力とが得られ、振動の方向とその大きさ、周期などを
検知することができる。この場合、前記磁性体の比重
は、二層の下側の液体の比重よりも小さく、かつ、上側
の液体の比重よりも大きいことが必要となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は各請求項に記載の形態で
実施できるものであり、請求項１記載のように、一端を
固定された弾性体に支持された磁性体と、前記磁性体の
磁力線を検知する磁力線検知器とを有する構成とし、前
記弾性体を磁性体が、一方向、例えば、上下（垂直）方
向あるいは水平（横）方向にのみ振動可能なように支持
する構成とすることができる。上記の実施形態によって
磁性体が外部の振動により振動を始めると、磁力線検知
器に磁力線密度の変化が生じ、起電力が誘起される。こ
の起電力を検知することにより、弾性体の支持に依存し
た方向の振動の大きさ、周期などを検知することができ
る。

【００１１】請求項２記載のように、磁性体を上下移動
可能なように支持した弾性体で構成した場合は、上下方
向に外部の振動が伝達されると、磁力線検知器に出力が
発生する。しかし、水平方向の外部振動が伝達されて
も、磁力線検知器には、何ら出力は発生しない。従っ
て、上下方向の振動だけを区別して大きさ、周期などを
検知することができる。

【００１２】請求項３記載のように、磁性体を水平移動
可能なように支持した弾性体で構成した場合は、水平方
向に外部の振動が伝達されると、磁力線検知器に出力が
発生する。しかし、上下方向の外部振動が伝達されて
も、磁力線検知器には、何ら出力は発生しない。従っ
て、水平方向の振動をだけを区別して大きさ、周期など
を検知することができる。

【００１３】また、請求項４記載のように、一端を固定
された弾性体に支持された磁性体と、前記磁性体の両側
に設けられた磁力線を検知する一対の磁力線検知器とを
有する構成として実施できる。

【００１４】上記の実施形態によって例えば、磁性体が
振動により片側の磁力線検知器に近づくように振動した
とすると、他方の磁力線検知器には遠ざかるように振動
することになる。従って、磁性体が近づいた時に発生す
る磁力線検知器の出力が正であれば、遠ざかる時には磁
力線検知器の出力は負となる。例えば、二つの磁力線検
知器を逆直列に、即ち、発生する出力を強め合うように
接続すると、磁性体が磁力線検知器に近づいたり、遠ざ
かったりする振動にたいしては、大きな出力が得られる
ことなる。また、逆に、二つの磁力線検知器に対し、平
行な振動に対しては、発生する出力が弱め合うように作
用し、ほとんど出力が得られないことになる。一対の磁
力線検知器の接続法により、振動の方向に依存した出力
が得れる。この結果、振動の方向を区別し、その大き
さ、周期などを検出することができる。

【００１５】そして、請求項５記載のように一対の磁力
線検知器の出力を同相に結線する構成とすることができ
る。

【００１６】その場合は、一対の各磁力線検知器に発生
する出力が強め合う方向の振動が強く検出され、お互い
に弱め合う方向の振動の出力はほとんど検出されないこ
とになり、振動の方向を区別して、その大きさ、周期な
どを検出することができる。

【００１７】また、請求項６記載のように、一対の磁力
線検知器の出力を逆相に結線する構成とすることができ
る。その場合は、一対の各磁力線検知器に発生する出力
が弱め合う方向の振動が強く検出され、お互いに強め合
う方向の振動の出力はほとんど検出されないことにな
り、振動の方向を区別して、その大きさ、周期などを検
出することができる。

【００１８】また、請求項７記載のように、一端を固定
された弾性体に支持された磁性体と、前記磁性体の両側
に設けられた磁力線を検知する二対の磁力線検知器とを
有し、前記磁力線検出器の出力は、一対は同相に、一対
は逆相に結線する構成とすることができる。その場合は
各々の出力を検知することにより、例えば、水平方向の
振動の大きさ、周期と、上下方向の振動の大きさ、周期
とを同時に区別して検知することができる。この出力を
適当に演算処理することにより、三次元の振動の大き
さ、周期を推定することができ、地震の検知に適した振
動検知装置を実現できる。

【００１９】また、請求項８記載のように混じり合わな
い二層の液体の境界面に支持された磁性体と、その磁性
体の両側に設けられた磁力線を検知する二対の磁力線検
知器とを有し、その磁力線検知器の出力は、一対は同相
に結線することにより、設置が簡単で請求項７記載と同
様に三次元の振動の大きさ、同期を判断することができ
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。

【００２１】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
おける振動検知装置１０の断面図を示す。１１は、円柱
状の磁性体を示し、一端が振動検知装置１０に固定され
た板状の弾性体からなる弾性体１２に支持されている。
１３は円柱状の磁性体１１の外径よりも大きい内径を有
する環状の磁力線検知器としてのコイルを示し、このコ
イル１３は振動検知装置１０に固定されている。このよ
うな構成の振動検知装置１０に外部より振動が伝達され
ると板状の弾性体１２に支持されている磁性体１１は矢
印１４で示す上下方向に振動する。これは、板状の弾性
体１２の板幅方向（紙面に垂直な方向）に対する剛性が
大きいので、剛性の小さい板厚方向（矢印１４の方向）
に振動することになる。これは、上下方向の外部振動に
対し高い感度があり、水平方向の振動に対して感度が小
さいことを意味している。このように磁性体１１が矢印
１４の方向に上下振動すると、磁性体１１は環状のコイ
ル１３に近づいたり、遠ざかったりする。例えば、円柱
状の磁性体１１が、上下方向にＮ／Ｓに着磁されている
とすると、磁性体１１のＮ極がコイル１３に近づく場合
はコイル１３には増加する磁束密度を打ち消すような起
電力が発生する。また、逆に磁性体１１のＮ極が遠ざか
る場合はコイル１３には減少する磁束密度を打ち消すよ
うな起電力が発生する。従って、この起電力を検知する
ことにより上下方向の振動を、その大きさと、周期とを
検知することができる。なお、弾性体１２として板状の
弾性体を示したが、磁性体１１を周辺部が固定されたジ
ンバル弾性体で構成しても、上記に説明したように上下
方向の振動に対する感度を大きくすることができ、同様
の効果が得られる。

【００２２】（実施例２）図２は、実施例２における振
動検知装置１５の断面図を示し、磁性体１１とコイル１
３の配置関係は、図１と同じとした。一端を振動検知装
置１５に固定された弾性体を棒状のワイヤばね１６で構
成した。この場合には、磁性体１１はワイヤばね１６の
上下の長さ方向には振動が発生しにくく、矢印１７で示
した水平方向の振動が発生しやすくした。この場合のコ
イル１３に発生する起電力は、磁性体１１が水平方向の
振動すると、図２に示した平衡状態での磁束密度から磁
束密度が減少するようになる。従って、この場合にもコ
イル１３には、それを打ち消すような起電力が発生す
る。この起電力を検知することにより、水平方向の振動
を、その大きさと、周期とを検知することができる。な
お、弾性体として棒状のワイヤばね１６を示したが、コ
イル径の小さい弾性体を用いても、上下方向への伸縮は
殆どしないが、水平方向へは大きく変動するように構成
することができ、上記と同様の効果は得られる。

【００２３】（実施例３）図３は、実施例３における振
動検知装置１８の断面図を示す。１９は円柱状の磁性体
を示し、一端が振動検知装置１８に固定された弾性体と
して板状のばね２０に支持されている。２１、２２は円
柱状の磁性体１９の外径よりも大きな内径を有する環状
の磁力線検知器としてのコイルを示し、円柱状の磁性体
１９の両側に配置され、それぞれ振動検知装置１８に固
定されている。２つのコイル２１、２２は、それぞれの
出力端子２３ａ、２３ｂおよび２４ａ、２４ｂは同相の
方向に結線されている。このような構成の振動検知装置
１８に外部より振動が伝達されると板状のばね２０に支
持されている磁性体１９は矢印２５で示す上下方向に振
動する。これは、板状のばね２０の板幅方向（紙面に垂
直な方向）に対する剛性が大きいので、剛性の小さい板
厚方向（矢印２５の方向）に振動することになる。これ
は、上下方向の外部振動に対し高い感度があり、水平方
向の振動に対して感度が小さいことを意味している。こ
のように磁性体１９が矢印２５の方向に上下振動する
と、磁性体１９は環状のコイル２１には近づいたり、遠
ざかったりする。またこの時、環状のコイル２２には遠
ざかったり、近づいたりする。例えば、円柱状の磁性体
１９が、上下方向にＮ／Ｓに着磁されているとすると、
磁性体１９のＮ極が環状のコイル２１に近づく場合は環
状コイル２１には増加する磁束密度を打ち消すような起
電力が発生する。この時、磁性体１９のＳ極は、環状の
コイル２２から遠ざかることになり、環状のコイル２２
にはＳ極が減少する。即ちＮ極の磁束密度が増加するこ
とになり、増加する磁束密度を打ち消すような起電力が
発生する。従って、環状のコイル２１、２２に同相の起
電力が発生することになり、同相に結線されている出力
端２６に、重ね合わされた大きな出力が得られることに
なる。なお、磁性体１９が左右に振動した場合、環状の
コイル２１にはＮ極磁束が減少し、環状のコイル２２に
はＳ極磁束が減少（Ｎ極磁束が増加）することになる。
従って、この場合には、環状のコイル２１と環状のコイ
ル２２とに、それぞれ反対の方向の起電力が発生するこ
とになり、出力端２６へ出力はそれぞれの出力が打ち消
し合う結果となり、非常に小さくなる。磁性体１９の左
右方向への振動に対しては非常に感度を低く抑制するこ
とができる。

【００２４】（実施例４）図４は、実施例４における振
動検知装置２７の断面図を示す。２８は円柱状の磁性体
を示し、一端が振動検知装置２７に固定された弾性体で
ある棒状のばね２９に支持されている。３０、３１は円
柱状の磁性体２８の外径よりも大きな内径を有する環状
の磁力線検知器としてのコイルを示し、円柱状の磁性体
２８の両側に配置され、それぞれ振動検知装置２７に固
定されている。２つのコイル３０、３１は、それぞれの
出力端子３２ａ、３２ｂおよび３３ａ、３３ｂは逆相の
方向に結線され出力端３４を形成している。このような
構成の振動検知装置２７に外部より振動が伝達されると
棒状のばね２９に支持されている磁性体２８は矢印３５
で示す左右方向に振動する。これは、棒状のばね２９の
上下方向に対する剛性が大きいので、剛性の小さい左右
方向（矢印３５の方向）に振動することになる。これ
は、左右方向の外部振動に対し高い感度があり、上下方
向の振動に対して感度が小さいことを意味している。磁
性体２８が上下方向にＮ／Ｓと着磁され、左右方向に振
動したとすると、環状のコイル３０には、Ｎ磁束が減少
し、同時に環状のコイル３１にはＳ磁束が減少（Ｎ磁束
が増加）することになる。即ち、環状のコイル３０には
Ｎ磁束密度を増加するような起電力が発生し、環状のコ
イル３１にはＮ磁束密度を減少させるような起電力が発
生する。従って、それぞれの環状のコイルの出力端３２
ａ、３２ｂおよび３３ａ、３３ｂが逆相に結線されてい
る出力端３４には、それぞれの出力が強め合うような大
きな出力が得られる。なお、磁性体２８が上下方向に振
動した場合には、それぞれの出力が弱め合うように作用
し、出力端３４には非常に小さい出力しか得られない。
この結果、左右方向への振動に対して大きな感度が得ら
れ、上下方向の振動に対しては、非常に小さな感度に抑
制することができる。

【００２５】（実施例５）図５は、実施例５における振
動検知装置３６の断面図を示す。３７は円柱状の磁性体
を示し、一端が振動検知装置３６に固定された弾性体と
してコイル状のばね３８、３９に支持されている。従っ
て、円柱状の磁性体３７は、上下左右に振動することが
できる。４０、４１、４２、４３は円柱状の磁性体３７
の外径よりも大きな内径を有する環状の磁力線検知器と
してのコイルを示し、円柱状の磁性体３７の両側にそれ
ぞれ２つづつ配置され、それぞれの環状のコイルは振動
検知装置３６に固定されている。出力端４４は、内側２
つの環状コイル４１、４２が、それぞれの出力が逆相に
なるように結線されている。また、出力端４５は、外側
の２つの環状コイル４０、４３が、それぞれの出力が同
相になるように結線されている。円柱状の磁性体３７が
上下方向にＮ／Ｓと着磁されていると、前記実施例で説
明したように、逆相の出力端４４には円柱状の磁性体３
７の左右方向の振動により発生した起電力が検知され、
同相の出力端４５には円柱状の磁性体３７の上下方向の
振動により発生した起電力が検知される。従って、出力
端４４、４５に発生する起電力を検知することにより、
振動検知装置３６に伝達された振動の方向、上下方向か
左右方向か、およびその大きさと周期とを分離して検知
できる。水平方向の振動と垂直方向との振動とを分離し
て検知したことになる。地震などの場合、特に水平方向
（地面と平行な方向）と垂直な方向（地面に垂直な方
向）とを分離して、その大きさと周期とを検知すること
は、その震度を算出する上で有利である。

【００２６】（実施例６）図６は、実施例６における振
動検知装置４６の断面図を示す。４７は円柱状の磁性体
を示し、液体４８に支えられている。４９は境界面を示
し、混じり合わない２層の境界面を示している。５０は
上部の層を示す。２層は、例えば、水と油、あるいは油
と空気、水銀と油などのように混じり合わないものであ
ればよい。なお、この場合円柱状の磁性体４７は、下部
の層５１に浮く必要がある。円柱状の磁性体４７は、振
動検知装置が振動すると、液体４８の上下左右の振動に
合わせて境界面４９上を振動することになる。５２、５
３、５４、５５は環状のコイルを示し、実施例５で説明
しように、一対は逆相に、他の一対は同相にそれぞれ結
線されている（図示せず）。従って、この場合も実施例
５と同様の効果が得られる。さらに、液体の粘性を適切
に選択すると、ある程度の震度に対応した出力が得られ
ることになる。また、水平方向の出力と垂直方向の出力
とを適当な比率で加算すると三次元の振動検知装置とす
ることができる。さらにこの場合、液体を注入し、円柱
状の磁性体を浮かべるだけで設置できるので、設置が非
常に簡単に容易にできる。

【００２７】なお、以上の実施例において、円柱状の磁
性体が振動し、環状のコイルが固定されているとした
が、環状のコイルが振動し、円柱状の磁性体が固定され
ていてもよいものである。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
振動検知装置によれば振動の方向と振動の大きさを検知
できるのであるが各請求項により次の効果が得られる。

【００２９】請求項１に加えて請求項２によれば、磁性
体が、上下方向にのみ振動するよう支持されているの
で、上下方向の振動だけを検知することができる。

【００３０】また、請求項１に加えて請求項３によれ
ば、磁性体が、左右方向にのみ振動するよう支持されて
いるので、左右方向の振動だけを検知することができ
る。

【００３１】また、請求項４に加えて請求項５によれ
ば、磁性体が、上下方向にのみ振動するよう支持され、
かつ、一対の環状コイルが、上下方向の振動だけに感度
を有するように結線されているので、上下方向の振動だ
けを高感度に検知することができる。

【００３２】また、請求項５に加えて請求項６によれ
ば、磁性体が、左右方向にのみ振動するよう支持され、
かつ、一対の環状コイルが、左右方向の振動だけに感度
を有するように結線されているので、左右方向の振動だ
けを高感度に検知することができる。

【００３３】また、請求項７によれば、磁性体が、上下
左右自由に振動するように弾性体により支持され、か
つ、二対の環状コイルがそれぞれ上下方向の振動および
左右方向の振動を高感度に検知できるように結線されて
いるので、上下方向の振動および左右方向の振動を分離
して高感度に検知することができる。

【００３４】また、請求項８によれば、磁性体が、液体
の層の境界面上に浮いているので設置が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における振動検知装置の断面
図

【図２】本発明の実施例２における振動検知装置の断面
図

【図３】本発明の実施例３における振動検知装置の断面
図

【図４】本発明の実施例４における振動検知装置の断面
図

【図５】本発明の実施例５における振動検知装置の断面
図

【図６】本発明の実施例６における振動検知装置の断面
図

【図７】従来の振動検知装置の要部断面図

【符号の説明】

１０、１５、１８、２７ 振動検知装置 １１、２８、３７、４７ 磁性体 １２ 弾性体 １３、２１、２２、３０、３１、４０、４１、４２、４
３、５２、５３、５４、５５ コイル（磁力線検知器） １６ ワイヤばね（弾性体） ２０ 板状のばね ２６、３４、４４、４５ 出力端 ４６ 下部の層 ４９ 境界面 ５０ 上部の層 ５１ 下部の層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端を固定された弾性体に支持された磁性
   体と、前記磁性体の磁力線を検知する磁力線検知器とを
   有することを特徴とする振動検知装置。
2. 【請求項２】磁性体を上下移動可能なように支持した弾
   性体で構成されたことを特徴とする請求項１記載の振動
   検知装置。
3. 【請求項３】磁性体を水平移動可能なように支持した弾
   性体で構成されたことを特徴とする請求項１記載の振動
   検知装置。
4. 【請求項４】一端を固定された弾性体に支持された磁性
   体と、前記磁性体の両側に設けられた磁力線を検知する
   一対の磁力線検知器を有することを特徴とするる振動検
   知装置。
5. 【請求項５】一対の磁力線検知器の出力を同相に結線し
   たことを特徴とする請求項４記載の振動検知装置。
6. 【請求項６】一対の磁力線検知器の出力を逆相に結線し
   たことを特徴とする請求項４記載の振動検知装置。
7. 【請求項７】一端を固定された弾性体に支持された磁性
   体と、前記磁性体の両側に設けられた磁力線を検知する
   二対の磁力線検知器とを有し、前記磁力線検知器の出力
   は、一対は同相に、一対は逆相に結線されたことを特徴
   とする振動検知装置。
8. 【請求項８】混じり合わない二層の溶液体の境界面に支
   持された磁性体と、前記磁性体の両側に設けられた磁力
   線を検知する二対の磁力線検知器とを有し、前記磁力線
   検知器の出力は、一対は同相に、一対は逆相に結線され
   たことを特徴とする振動検知装置。