JPS5856092B2 - 振動検出装置 - Google Patents
振動検出装置Info
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- JPS5856092B2 JPS5856092B2 JP52052127A JP5212777A JPS5856092B2 JP S5856092 B2 JPS5856092 B2 JP S5856092B2 JP 52052127 A JP52052127 A JP 52052127A JP 5212777 A JP5212777 A JP 5212777A JP S5856092 B2 JPS5856092 B2 JP S5856092B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
- G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
- G01V1/181—Geophones
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、並進的振動の3戊分の中の2戊分合戊値が、
設定値に到達したか否かを検出する振動検出装置に関す
る。
設定値に到達したか否かを検出する振動検出装置に関す
る。
従来の振動検出装置の代表例は次のとおりである。
(1)単一成分のみを検出する在来の振動計2台を2成
分検出に適するように配置し、前記2台の振動計の電気
出力を自乗和平古根回路に供給して得られる出力によっ
て、設定値に到達したか否かを検出する振動検出装置。
分検出に適するように配置し、前記2台の振動計の電気
出力を自乗和平古根回路に供給して得られる出力によっ
て、設定値に到達したか否かを検出する振動検出装置。
(2)近似的な一平面を振動し得る振り子を可動電極と
し、一方前記振り子の定常位置で振り子を中心とする円
筒状振り子支持体を固定電極とした構造において、振動
が設定値に到達すれば、可動電極と固定電極が接触して
電気回路が閉成される振動検出装置。
し、一方前記振り子の定常位置で振り子を中心とする円
筒状振り子支持体を固定電極とした構造において、振動
が設定値に到達すれば、可動電極と固定電極が接触して
電気回路が閉成される振動検出装置。
(3)第(2)項の可動電極および固定電極のかわりに
、振り子または円筒状振り子支持体のいずれかの円周上
に電気接点を多数配置した構造とし、振動が設定値に到
達すれば、電気接点が閉成される振動検出装置。
、振り子または円筒状振り子支持体のいずれかの円周上
に電気接点を多数配置した構造とし、振動が設定値に到
達すれば、電気接点が閉成される振動検出装置。
次に上記3例の各々を地震計によって水平動成分を検出
する場合について具体的に説明する。
する場合について具体的に説明する。
前厄1)の例を第1図に示す。
第1図において1aは地動の東西成分を検知するように
設置された地震計変換器、2aは地動の南北成分を検知
するように設置された地震計変換器、3aは自乗和平古
根回路、4aは振幅判定回路、5aはリレー回路、6a
はリレー接点出力である。
設置された地震計変換器、2aは地動の南北成分を検知
するように設置された地震計変換器、3aは自乗和平古
根回路、4aは振幅判定回路、5aはリレー回路、6a
はリレー接点出力である。
第1図の振動検出装置は水平面内の地動を検出する。
東西成分検知用地震計変換器1aは地動の東西成分振幅
に相当する電気出力を自乗和平古根回路3aに供給し、
一方、南北成分検知用地震計変換器2aは地動の南北成
分振幅に相当する電気出力を自乗和平古根回路3aに供
給する。
に相当する電気出力を自乗和平古根回路3aに供給し、
一方、南北成分検知用地震計変換器2aは地動の南北成
分振幅に相当する電気出力を自乗和平古根回路3aに供
給する。
自乗和平古根回路3aは前記2人力の自乗和平古根を演
算し、水平面内地動振幅に相当する電気出力を振幅判定
回路4aに加える。
算し、水平面内地動振幅に相当する電気出力を振幅判定
回路4aに加える。
振幅判定回路4aは、いま検出しようとしている地動振
幅に相当する電気入力をこえる電気入力が加えられると
出力を生じる。
幅に相当する電気入力をこえる電気入力が加えられると
出力を生じる。
該出力によってリレー回路5aは動作しリレー接点出力
6aは定常状態から反転した状態になる。
6aは定常状態から反転した状態になる。
リレー回路5aが自己保持形であれば、前記反転状態も
保持される。
保持される。
このように地震計変換器2台を必要とするばかりでなく
、様々な機能の電子回路を備えなければならない。
、様々な機能の電子回路を備えなければならない。
従って本装置には複雑で高価であるという欠点がある。
次に前記(2)の例を第2図に示す。
第2図において1bは基台、2bは支柱、3bは振り子
、4bは可動電極、5bは固定電極、6bは絶縁座、7
b 、8bは接続電線、9bはリレー回路、10bはリ
レー接点出力である。
、4bは可動電極、5bは固定電極、6bは絶縁座、7
b 、8bは接続電線、9bはリレー回路、10bはリ
レー接点出力である。
基台1bを水平に保持した場合、振り子3bに取付けら
れた可動電極4bは、定常状態では固定電極5bの中心
にある。
れた可動電極4bは、定常状態では固定電極5bの中心
にある。
地動があれば振り子3bと基台1bとの間には相対的変
位が生じる。
位が生じる。
振り子3bは水平面内全方向に振動し得るように支柱2
bに支持されているから、固定電極5bの内径寸法で定
まる地動があれば、可動電極4bは固定電極5bの内周
面のどこかに接触する。
bに支持されているから、固定電極5bの内径寸法で定
まる地動があれば、可動電極4bは固定電極5bの内周
面のどこかに接触する。
固定電極5bおよび可動電極4bは、接続電線8 b
、7 bにより、リレー回路9bに接続されているから
、可動電極4bと固定電極5bの接触によりリレー回路
9bは動作し、リレー接点出力10bは定常状態から反
転した状態になり、地動が設定値に達したことが検出さ
れる。
、7 bにより、リレー回路9bに接続されているから
、可動電極4bと固定電極5bの接触によりリレー回路
9bは動作し、リレー接点出力10bは定常状態から反
転した状態になり、地動が設定値に達したことが検出さ
れる。
本装置は簡単な構成ではあるが、設定値は固定電極5b
の寸法で1つにきまってしまい変更出来ないという欠点
がある。
の寸法で1つにきまってしまい変更出来ないという欠点
がある。
次に前記(3)の例を第3図に示す。
第3図において1cは筐体、2cは振り子、3cは接点
、4cは設定値調整ねじ、5cはリレー回路、6cはリ
レー接点出力である。
、4cは設定値調整ねじ、5cはリレー回路、6cはリ
レー接点出力である。
筐体1cを水平に保持した場合、定常状態では振り子2
cは直立している。
cは直立している。
振り子2c上部円周上に取付けられた複数の接点3cは
、それぞれ設定値調整ねじ4cに正対し、かつ接点3c
と設定値調整ねじ4cとの距離は、すべて相等しく、か
つその値は現在検出しようとしている水平動で丁度、接
点3cが閉或されるように、設定値調整ねじ4cにより
調整される。
、それぞれ設定値調整ねじ4cに正対し、かつ接点3c
と設定値調整ねじ4cとの距離は、すべて相等しく、か
つその値は現在検出しようとしている水平動で丁度、接
点3cが閉或されるように、設定値調整ねじ4cにより
調整される。
設定値に達する地動があれば、複数の接点3cのうちの
いずれかが閉或し、リレー回路5cは動作し、リレー接
点出力6cは定常状態から反転した状態になり、地動が
設定値に達したことが検出される。
いずれかが閉或し、リレー回路5cは動作し、リレー接
点出力6cは定常状態から反転した状態になり、地動が
設定値に達したことが検出される。
本装置は、設定値調整ねじ4cによって設定値を変える
ことができる利点を有するが、多数の設定値調整ねじ4
cについて微細な調整を要するという欠点にも通じる。
ことができる利点を有するが、多数の設定値調整ねじ4
cについて微細な調整を要するという欠点にも通じる。
また接点3cと設定値調整ねじ4cとの個数により設定
値誤差がきまるから、誤差を少なくしようとすれば、個
数を増加しなければならず、したがって、調整の手数も
増加するとい・う欠点につながる。
値誤差がきまるから、誤差を少なくしようとすれば、個
数を増加しなければならず、したがって、調整の手数も
増加するとい・う欠点につながる。
以上の欠点を改善するために、本出願人及び発明者は特
願昭51−122900及び特願昭51155676に
より、振り子の振動を光線により検出する振動検出装置
を提案した。
願昭51−122900及び特願昭51155676に
より、振り子の振動を光線により検出する振動検出装置
を提案した。
本発明はこれらの技術を更に発展させたもので、その目
的は振動検出設定値の変更が容易で、構造が単純であり
、安価で調整の手数のかからない振動検出装置を提供す
ることにあり、本発明の特徴は振り子の振動を反射鏡、
および光ファイバーを介して光学的に検出し、その出力
を電気信号に変換することにある。
的は振動検出設定値の変更が容易で、構造が単純であり
、安価で調整の手数のかからない振動検出装置を提供す
ることにあり、本発明の特徴は振り子の振動を反射鏡、
および光ファイバーを介して光学的に検出し、その出力
を電気信号に変換することにある。
以下図面により本発明の実施例を詳細に説明する。
第4図ないし第6図は本発明の実施例であって、1は倒
立振り子重錘、2はケース、3は振り子支持ばね、4は
発光器、5は円形開口板、6は集光レンズ、7〜11は
光束、12はレンズ保持枠、13−(1)〜13−(n
)は直接受光面、14は光ファイバー、15−(1)〜
15−(n)は光フアイバ一群別端面、16−(1)〜
16−(n)は光電変換素子による受光器、17は制振
器、18−(1)〜18−(n)は受光器の電気端子、
19および20は増幅器、21および22はリレー、2
3および24はリレー接点、25は反射鏡である。
立振り子重錘、2はケース、3は振り子支持ばね、4は
発光器、5は円形開口板、6は集光レンズ、7〜11は
光束、12はレンズ保持枠、13−(1)〜13−(n
)は直接受光面、14は光ファイバー、15−(1)〜
15−(n)は光フアイバ一群別端面、16−(1)〜
16−(n)は光電変換素子による受光器、17は制振
器、18−(1)〜18−(n)は受光器の電気端子、
19および20は増幅器、21および22はリレー、2
3および24はリレー接点、25は反射鏡である。
第4図ないし第6図によって、地動の水平動が設定値に
到達したか否かを検出する動作を説明する。
到達したか否かを検出する動作を説明する。
はじめにケース2は水平に置かれているものとする。
定常状態においては第4図のように、振り子支持ばね3
により振り子重錘1は鉛直方向に支持されている。
により振り子重錘1は鉛直方向に支持されている。
発光器4から輻射された光束7は円形開口板5で制限さ
れた光束8となる。
れた光束8となる。
集光レンズ6の焦点が円形開口板5の中央の開口にある
ように配置されているから、光束8は集光レンズ6をと
おった後は平行光線の光束9となる。
ように配置されているから、光束8は集光レンズ6をと
おった後は平行光線の光束9となる。
光束9は振り子重錘1に取り付けられている反射鏡25
によって反射され光束10となる。
によって反射され光束10となる。
光束10はレンズ12で集光され光束11となる。
直接受光面13−(1)〜13(n)はレンズ12の焦
点位置にあるから、直接受光面13−(1)〜13−(
n)には円形開口板5の開口が結像する。
点位置にあるから、直接受光面13−(1)〜13−(
n)には円形開口板5の開口が結像する。
定常状態では振り子重錘1は直立しており、光束11は
直接受光面13−(1)〜13−(n)の中心部に投射
されている。
直接受光面13−(1)〜13−(n)の中心部に投射
されている。
地動があれば、その水平動成分に相当して振り子重錘1
とケース2の間の相対的な運動が生じる。
とケース2の間の相対的な運動が生じる。
制振器17によって、この運動は地動をほぼ忠実に表わ
すものとなる。
すものとなる。
また割振器17は振り子重錘1の振れ過ぎを機械的に制
限する。
限する。
第5図は振り子重錘1とケース2の間に相対的な運動が
生じた状態の瞬間を例示しCいる。
生じた状態の瞬間を例示しCいる。
第4図は定常状態における場合で、既に述べたようにこ
の場合には光束11は直接受光面13−(1)〜13−
(n)の中心部に投射されるが、第5図のごとき状態で
は光束11は直接受光面13−(1)〜13−(n)の
中心部からかたよった部分に投射される。
の場合には光束11は直接受光面13−(1)〜13−
(n)の中心部に投射されるが、第5図のごとき状態で
は光束11は直接受光面13−(1)〜13−(n)の
中心部からかたよった部分に投射される。
直接受光面13(1)〜13−(n)は光ファイバー1
4の一端面で、もう一方の端面は光フアイバ一群別端面
15−(1)〜15(n)になっている。
4の一端面で、もう一方の端面は光フアイバ一群別端面
15−(1)〜15(n)になっている。
光フアイバ一群別端面15−(1)〜15−(n)の各
々には個々に独立した受光面を有する受光器16−(1
)〜16−(n)が光学的に結合している。
々には個々に独立した受光面を有する受光器16−(1
)〜16−(n)が光学的に結合している。
光ファイバーの群別の方法は第1の実施例ではつぎのと
おりである。
おりである。
直接受光面13−(1)〜13−(n)を数個の仮想の
同心円で分割したとして得られる中心の円および数個の
同心円環に属する光ファイバーに群別する。
同心円で分割したとして得られる中心の円および数個の
同心円環に属する光ファイバーに群別する。
中心円に属する直接受光面は13−(1)、中心円を直
接にかこむ同心円環を13−(2>とじ以下同様にして
最外周の同心円環を13−(n)とすれば、光フアイバ
一群別端面15(1)〜15−(n)および受光器16
−(1)〜16−(n)のそれぞれの添文字(1)〜(
n)は1対lに対応するように群別されている。
接にかこむ同心円環を13−(2>とじ以下同様にして
最外周の同心円環を13−(n)とすれば、光フアイバ
一群別端面15(1)〜15−(n)および受光器16
−(1)〜16−(n)のそれぞれの添文字(1)〜(
n)は1対lに対応するように群別されている。
したがって定常状態では光束11は直接受光面の中心円
13−(1)に投射され光ファイバー14を経由して光
フアイバ一群別端面15−(1)から受光器16−(1
)に投射される。
13−(1)に投射され光ファイバー14を経由して光
フアイバ一群別端面15−(1)から受光器16−(1
)に投射される。
地動により中心部から片寄って直接受光面13−(1)
をはずれて投射された光束11は、直接受光面に仮想さ
れた同心円環13−(2)〜13(n)のいずれかに投
射され、前記と同様の経路を経て、受光器16−(2)
〜16(n)の対応するいずれかに投射される。
をはずれて投射された光束11は、直接受光面に仮想さ
れた同心円環13−(2)〜13(n)のいずれかに投
射され、前記と同様の経路を経て、受光器16−(2)
〜16(n)の対応するいずれかに投射される。
直接受光面に仮想された中心円および同心円環13−(
1)〜13−(n)は中心について点対称であるから、
地動の水平動の振幅が同じであれば、水平面内のいずれ
の方位の地動であっても、同じ同心円環に光束11は投
射される。
1)〜13−(n)は中心について点対称であるから、
地動の水平動の振幅が同じであれば、水平面内のいずれ
の方位の地動であっても、同じ同心円環に光束11は投
射される。
受光器16−(1)〜16 (n)からは電気端子1
8−(i)〜18−(n)が引き出されている。
8−(i)〜18−(n)が引き出されている。
第6図は水平動の振幅を2段階において検出しようとす
る例であって、電気端子18−(k)は増幅器19に接
続され、電気端子18−(mlは増幅器20に接続され
ている。
る例であって、電気端子18−(k)は増幅器19に接
続され、電気端子18−(mlは増幅器20に接続され
ている。
勿論、必要あれば電気端子18−(k)、18−(ml
以外の端子からの電気出力も利用して、地動の水平動を
より多段階に検出することもできる。
以外の端子からの電気出力も利用して、地動の水平動を
より多段階に検出することもできる。
第6図の場合、電気端子18−(k)に電気出力が得ら
れるような地動が到来すれば、増幅器19で増幅してリ
レー21が動作し、リレー接点23が閉成され、地動が
設定値に到達したことが検出される。
れるような地動が到来すれば、増幅器19で増幅してリ
レー21が動作し、リレー接点23が閉成され、地動が
設定値に到達したことが検出される。
さらに地動の振幅が増減をくり返して、ついに電気端子
18−(mlに電気出力が現われるに至れば、増幅器2
0で増幅されリレー22が動作し、リレー接点24が閉
成され、地動がもう一つの設定値に到達したことが検出
される。
18−(mlに電気出力が現われるに至れば、増幅器2
0で増幅されリレー22が動作し、リレー接点24が閉
成され、地動がもう一つの設定値に到達したことが検出
される。
以上の説明は振り子1が倒立振り子のばあいであるが、
第4図および第5図において、ケース2の上下をさかさ
まにし、振り子1を懸垂状態にして、水平面内全方位に
振動し得るように構成した場合についても、同様に適用
することができる。
第4図および第5図において、ケース2の上下をさかさ
まにし、振り子1を懸垂状態にして、水平面内全方位に
振動し得るように構成した場合についても、同様に適用
することができる。
また発光器4には発光ダイオードは勿論、レーザー光を
適用しうることは、いうまでもない。
適用しうることは、いうまでもない。
以上の実症例は、第6図及び第7図Aにも示したごとく
、光ファイバーの直接受光面を中心円と数個の同心円環
に群別し、これを受光器に結合した振動検出装置を説明
したが、第7図Bに示すごとく、光ファイバーの直接受
光面を扇形に群別すれば、1台の振動検出装置によって
平面内の振動の時間的推移状態を検出しうる効果を生じ
る。
、光ファイバーの直接受光面を中心円と数個の同心円環
に群別し、これを受光器に結合した振動検出装置を説明
したが、第7図Bに示すごとく、光ファイバーの直接受
光面を扇形に群別すれば、1台の振動検出装置によって
平面内の振動の時間的推移状態を検出しうる効果を生じ
る。
また第7図Cに示す如く、光ファイバーの直接受光面を
数個の方形に群別することによっても、1台の振動検出
装置によって平面内の振動状態を検出できる効果が生じ
る。
数個の方形に群別することによっても、1台の振動検出
装置によって平面内の振動状態を検出できる効果が生じ
る。
以上説明したように光ファイバーの直接受光面を中心円
と数個の同心円環に群別することによって地動が設定値
に達したことを検出しているから、方向性がなく、した
がってどの方向でも振幅誤差を生じない利点がある。
と数個の同心円環に群別することによって地動が設定値
に達したことを検出しているから、方向性がなく、した
がってどの方向でも振幅誤差を生じない利点がある。
また多数の同心円環に群別して、そのいずれかを選択す
ることによって、容易に設定値を変え得る利点がある。
ることによって、容易に設定値を変え得る利点がある。
また多数の同心円環から複数個を選択することによって
、設定値を複数にすることもできるから、1台の検出装
置で従来の検出装置の複数台の性能を発揮し得る利点が
ある。
、設定値を複数にすることもできるから、1台の検出装
置で従来の検出装置の複数台の性能を発揮し得る利点が
ある。
さらに、光学的に運動を検出しているから、従来の検出
装置のごとき機械的接触部分がなく、シたがって信頼度
が高まるという利点がある。
装置のごとき機械的接触部分がなく、シたがって信頼度
が高まるという利点がある。
又振り子が反射鏡以外に複雑な機構を有せず構造が単純
であることも本発明の特徴のひとつである。
であることも本発明の特徴のひとつである。
本発明は並進的振動の3成分の中の2成分合或値が設定
値に到達したか否かを検出することができるので、1台
の装置で2台分の性能を有する。
値に到達したか否かを検出することができるので、1台
の装置で2台分の性能を有する。
また光学的手段によっているから容易に設定値を変えら
れあるいは複数の設定値を得られる利点があり、地震の
水平最大加速度が設定値に到達したか否かを検知する感
震装置に利用することができる。
れあるいは複数の設定値を得られる利点があり、地震の
水平最大加速度が設定値に到達したか否かを検知する感
震装置に利用することができる。
また振動検出装置が設置されている台の傾斜が設定値に
到達したか否かを検知する傾斜計に利用することもでき
る。
到達したか否かを検知する傾斜計に利用することもでき
る。
第1図、第2図および第3図は従来の振動検出装置の説
明図、第4図および第5図は本発明の振動検出装置の断
面図、第6図は本発明の一実施例の受光面による検出回
路図、第7図A、B、及びCは本発明受光面の各種実施
例の説明図である。 1は振り子重錘、2はケース、3は振り子支持ばね、4
は発光器、5は円形開口板、6は集光レンズ、7〜11
は光束、12はレンズ、13−(1)〜13(n)は直
接受光面、14は光ファイバー、15−(1)〜15(
n)は光フアイバ一群別端面、16−(1)〜16(n
)は受光器、17は制振器、18−(1)〜18−(n
)は受光器電気端子、19,20は増幅器、21.22
はリレー、23,24はリレー接点、25は反射亀
明図、第4図および第5図は本発明の振動検出装置の断
面図、第6図は本発明の一実施例の受光面による検出回
路図、第7図A、B、及びCは本発明受光面の各種実施
例の説明図である。 1は振り子重錘、2はケース、3は振り子支持ばね、4
は発光器、5は円形開口板、6は集光レンズ、7〜11
は光束、12はレンズ、13−(1)〜13(n)は直
接受光面、14は光ファイバー、15−(1)〜15(
n)は光フアイバ一群別端面、16−(1)〜16(n
)は受光器、17は制振器、18−(1)〜18−(n
)は受光器電気端子、19,20は増幅器、21.22
はリレー、23,24はリレー接点、25は反射亀
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ケースと、該ケースに弾性的に支持され、該ケース
に振動が付与された時に該ケースに対して相対的に変位
する振り子と、該振り子の相対的振動平面に平行な表面
に固定された反射鏡と、前記ケース(こ固定された光源
と、該光源からの光ビームを反射鏡に投射する第1光学
手段と、■端面を中心から等距離にある部分を同一群に
群別した直接受光面とし、他端面を該1端面の群別に対
応して群別し、かつ前記ケースに固定された光ファイバ
ーの束と、前記反射鏡からの反射ビームを前記直接受光
面Eに集光し、かつ前記ケースと前記振り子との相対振
動がない時に前記反射ビームを前記直接受光面の中心に
集光させる第2光学手段と、前記光ファイバーの束の他
端面に該他端面の群別に対応して光学的に結合され、受
光ビームに応じて電気出力を発生する光電変換素子と、
該光電変換素子の電気出力から前記ケースと前記振り子
との相対振動の振幅を検出する手段とから構成される振
動検出装置。 2 光ファイバーの束の1端面である直接受光面を複数
の同心円で分割して、該直接受光面を中心円およびその
周囲の複数の同心円環に群別した特許請求の範囲第1項
記載の装置。 3 光ファイバーの束の1端面である直接受光面を複数
の同心円と複数の放射線で分割して、該直接受光面を複
数の扇形に群別した特許請求の範囲第1項記載の装置。 4 光ファイバーの束の1端面である直接受光面を互い
に直交する複数の直線で分割して、該直接受光面を複数
の方形に群別した特許請求の範囲第1項記載の装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52052127A JPS5856092B2 (ja) | 1977-05-09 | 1977-05-09 | 振動検出装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
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JP52052127A JPS5856092B2 (ja) | 1977-05-09 | 1977-05-09 | 振動検出装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP52052127A Expired JPS5856092B2 (ja) | 1977-05-09 | 1977-05-09 | 振動検出装置 |
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