JPS592357B2 - seismograph system - Google Patents

seismograph system

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JPS592357B2
JPS592357B2 JP54122559A JP12255979A JPS592357B2 JP S592357 B2 JPS592357 B2 JP S592357B2 JP 54122559 A JP54122559 A JP 54122559A JP 12255979 A JP12255979 A JP 12255979A JP S592357 B2 JPS592357 B2 JP S592357B2
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JP
Japan
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seismograph
seismometer
output
virtual
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JP54122559A
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Japanese (ja)
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JPS5646479A (en
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澄 加藤
豊 中村
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特性を任意に変換できる地震計システムに関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a seismograph system whose characteristics can be arbitrarily converted.

通常、地震計はセンサの持つ周波数特性、制動特性によ
ってその記録波形が異って来る。
Normally, the recorded waveform of a seismometer differs depending on the frequency characteristics and braking characteristics of the sensor.

即ち、共振周波数ωおよび制動係数りのセンサを想定し
た場合、その特性は第1図aあるいはbで示すような曲
線となる。
That is, assuming a sensor with a resonant frequency ω and a damping coefficient, its characteristics will be a curve as shown in FIG. 1 a or b.

ここで、同図aは速度振動計の応答を示すものであり、
制動係数hIJ″−h〉1の場合である。
Here, figure a shows the response of the velocity vibrometer,
This is the case when the braking coefficient hIJ″−h>1.

この場合、地震の周波数が特性曲線の領域A内に入る様
にその共振周波数ωを選んだ場合、その振子と地表との
相対運動は地表の振動速度に対応したものとなる。
In this case, if the resonance frequency ω is selected so that the frequency of the earthquake falls within region A of the characteristic curve, the relative motion between the pendulum and the ground surface will correspond to the vibration speed of the ground surface.

また第1図すは加速度振動計の応答を示すもので、
h<i の場合のものであって、地震周波数が領域B
に入る様に共振周波数ωを選べば地表の変位量に、領域
Cに入る様に選べば地表の振動加速度に対応した相対運
動を行う。
Also, Figure 1 shows the response of the acceleration vibrometer.
h<i, and the seismic frequency is in region B.
If the resonance frequency ω is selected so as to fall within the range C, a relative movement will be made corresponding to the displacement of the ground surface, and if it is selected to fall within region C, a relative motion will be made corresponding to the vibration acceleration of the ground surface.

また、この振子の相対運動を電気信号に変換する場合、
そのまま出力する形式とその変化量を出力する形式とが
ある。
Also, when converting this relative motion of the pendulum into an electrical signal,
There are two formats: one that outputs the data as is, and one that outputs the amount of change.

従って、同一の地震を観測した場合でも、地震計の形式
によって出力される波形は種々まちまちである。
Therefore, even when observing the same earthquake, the waveforms output vary depending on the type of seismograph.

複数の観測点のデータを総合してはじめて利用価値を生
ずる地震データであってみれば、各観測点での地震計の
形式は同一であることが望ましいことはいうまでもない
Since seismic data is useful only when data from multiple observation points are combined, it goes without saying that it is desirable that the seismographs at each observation point be of the same type.

また、地震計に於て前記共振周波数ω、制動係数りの選
定を誤ると得られる出力波形が著るしく歪むため、その
選定は厳格に行う必要がでて来る。
Furthermore, if the resonance frequency ω and damping coefficient are incorrectly selected in the seismograph, the resulting output waveform will be significantly distorted, so it is necessary to strictly select them.

従って、前述の共振周波数ω、制動係数りが随時、任意
の値に選定、変更できる地震計は地震計の理想ともいう
べきものである。
Therefore, a seismometer in which the above-mentioned resonance frequency ω and damping coefficient can be selected and changed to arbitrary values at any time is an ideal seismometer.

本発明は仮想地震計という概念を導入することによって
前述の様な理想の地震計システムを提供することを目的
とするものである。
The present invention aims to provide the above-mentioned ideal seismograph system by introducing the concept of a virtual seismograph.

以下実施例に基づいて詳細に説明する。A detailed explanation will be given below based on examples.

第2図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、1
は実地震計、2はn倍器、3は仮想地震計、4は加算器
である。
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
is a real seismograph, 2 is an n multiplier, 3 is a virtual seismograph, and 4 is an adder.

ここで、実地震計1は共振周波数ω1 、制動係数h1
なる周波数特性および制動特性を有する現実の地震計で
あって、地表振動の真の加速度波形なyとすると1式で
示す運動方程式に従って出力波形が電気信号として出力
される。
Here, the real seismometer 1 has a resonant frequency ω1 and a damping coefficient h1
An actual seismometer has frequency characteristics and damping characteristics, and if y is the true acceleration waveform of ground vibration, an output waveform is output as an electric signal according to the equation of motion shown in Equation 1.

この場合、実地震計1は振子の振動がそのまま電気信号
に変えられて出力されるものであって、X工が相対変位
に、Xlが相対速度に、石が相対力[速度に対応した出
力波形である。
In this case, the actual seismograph 1 outputs the vibration of the pendulum as it is converted into an electrical signal, where X is the relative displacement, Xl is the relative velocity, and the stone is the relative force [output corresponding to the velocity]. It is a waveform.

ここで、1式に於げるmは地震計の形式によって定まる
定数である0 この実地震計1の出力は前述の如く種々のものをとるこ
とが可能であるが、本実施例の第1では変位対応のX□
を出力するものを例示している。
Here, m in Equation 1 is a constant determined by the type of seismograph.0 The output of this actual seismograph 1 can be various as described above, but the output of the first seismograph in this embodiment is Then, X□ for displacement
This example shows what outputs .

この信号X0はn倍回路2によって実地震計1と仮想地
震計3の出力の形式によって定められる定数nが掛けあ
わされて仮想地震計3へ入力されるこの定数nは具体的
には両地置針1および3の共振周波数ω□ 、ω2と制
動係数hエ 、h2とによって表現されるものであって
、第1表に各々の場合の定数nを示す。
This signal X0 is multiplied by a constant n determined by the output format of the real seismograph 1 and the virtual seismograph 3 by the n-fold circuit 2 and is input to the virtual seismograph 3. Specifically, this constant n is It is expressed by the resonance frequencies ω□, ω2 of the position hands 1 and 3 and the damping coefficients he, h2, and Table 1 shows the constant n in each case.

仮想地震計3は例えばマイクロ・コンピュータを用いて
地震計をシュミレートする装置であって、その共振周波
数ω2 、制動係ih2は所望の値を定数としてマイク
ロ・コンピュータ等に入力するだけで、極めて容易に任
意な値を設定できるようになっている。
The virtual seismograph 3 is a device that simulates a seismograph using, for example, a microcomputer, and its resonance frequency ω2 and damping coefficient ih2 can be determined extremely easily by simply inputting desired values as constants into the microcomputer, etc. Any value can be set.

この仮想地震計3に於ては 入力されたnX1に基づいて2式で示される運動方程式
を解き、変位出力X21速度出力丈2 、加速度出力″
y:2を出力する。
In this virtual seismograph 3, the equation of motion shown by the following two formulas is solved based on the input nX1, and the displacement output x21 velocity output length2, acceleration output''
Output y:2.

ここで、第2の例として、実地震計1が、振子の相対運
動の変化分を電気信号に変換するものである場合、例え
ば振子の相対運動の1同機分量が電気変換されて出力さ
れる電磁誘導を用いるものである場合、振子の相対運動
が地盤の変位に比例するものであっても、出力は地盤の
速度に比例するものとなる。
Here, as a second example, if the actual seismograph 1 converts the change in the relative motion of a pendulum into an electrical signal, for example, the relative motion of the pendulum is converted into electricity and output. If electromagnetic induction is used, even if the relative motion of the pendulum is proportional to the displacement of the ground, the output will be proportional to the velocity of the ground.

振子の相対運動が地盤の変位を積分したものに比例する
ようにはできないから、その出力形式は速度対応のもの
と加速度対応のものは存在するが、変位対応のものは存
在しない。
Since the relative motion of the pendulum cannot be made to be proportional to the integral of the displacement of the ground, there are output formats that correspond to velocity and acceleration, but no output format that corresponds to displacement.

このとき、仮想地震計3には、入力として実地震計1の
出力崎をn倍回路2でn倍したnA1が与えられ、3式
で示される運動方程式を解くことになる0 ここで、3式の右辺は2式の右辺と同形であるが、入力
の−i1が速度に対応するものであるため、得られるX
2は速度に対応し、X2は加速度に対応する。
At this time, the virtual seismograph 3 is given nA1, which is the output slope of the real seismograph 1 multiplied by n by the n-times circuit 2, as an input, and solves the equation of motion shown in equation 3. Here, 3 The right side of the equation is isomorphic to the right side of equation 2, but since the input -i1 corresponds to the speed, the obtained
2 corresponds to velocity and X2 corresponds to acceleration.

従って、変位に対応するf x 2 d tなる出力も
必要となる。
Therefore, an output f x 2 d t corresponding to the displacement is also required.

またこの場合のn倍回路2に於ける定数nは第2表に示
す値となる。
Further, the constant n in the n-fold circuit 2 in this case has the values shown in Table 2.

この仮想地震計3の各出力は加算器4に送られ、所定の
定数が州算された上で加算されて出力信号Xとして出力
される。
Each output of the virtual seismograph 3 is sent to an adder 4, where a predetermined constant is calculated, added, and output as an output signal X.

この加算器4内で行われる演算を数式で表わすと4式あ
るいは5式となる。
The calculations performed in this adder 4 can be expressed as equations 4 or 5.

この式4式は実地震計1が振子の相対運動をそのまま電
気信号に変換する形式である第1の例の場合に用いる演
算式であり、5式は実地震計1が振子の相対運動の変化
分を電気信号に変換する形式である第2の例の場合に用
いる演算式である。
Equation 4 is an arithmetic expression used in the first example in which the real seismometer 1 converts the relative motion of the pendulum directly into an electrical signal, and Equation 5 is the equation used when the real seismometer 1 converts the relative motion of the pendulum into an electrical signal. This is an arithmetic expression used in the second example, which is a format in which a change is converted into an electrical signal.

従って、この加算器4には予じめ測定されている実地震
計1の共振周波数ω、および制動係数h□がその演算に
必要な定数として予め入力されている。
Therefore, the resonant frequency ω of the actual seismometer 1 and the damping coefficient h□, which have been measured in advance, are input into the adder 4 in advance as constants necessary for its calculation.

またn倍回路2に於ける定数nは第1の例の場合は第1
表に示す値を用い、第2の例の場合は第2表に示す値を
用いる。
Also, in the first example, the constant n in the n-fold circuit 2 is the first
The values shown in the table are used, and in the case of the second example, the values shown in Table 2 are used.

加算器4の出力Xは、第2図に示す系全体を1個の地震
計システムとした場合に、これに入力される地表振動の
真の加速度波形yに対してこれから出力される出力波形
である。
The output X of the adder 4 is the output waveform that will be output in response to the true acceleration waveform y of the ground vibration that is input to the system when the entire system shown in Fig. 2 is made into one seismograph system. be.

すなわち、1式の計H−”Tlf、−−め4子スジ 2式から これら(5の3)、(5の4)、(5の5)式を(5の
2)式に代入すると 2式の場合の第1の例に用いる演算式4を考慮づると(
5の6)式は となる。
In other words, from the total of equation 1 H-"Tlf, --me4 child line 2 equations, substituting these equations (5 of 3), (5 of 4), and (5 of 5) into equation (5 of 2), we get 2 Considering the arithmetic expression 4 used in the first example in the case of expressions, (
5-6) Equation becomes.

また、3式から (6の2)、(6の31.(6の4)式を(6の2)式
に代入すると 3式の場合の第2の例に用いる演算式5を考慮すると(
6の5)式は となる。
Also, from equation 3, (6-2), (6-31). Substituting equation (6-4) into equation (6-2), considering equation 5 used in the second example in the case of equation 3, (
Equation 6-5) becomes.

6式からもわかる様に、この地震計システムの特性は仮
想地震計3に設定した共振周波数ω2.制動係数h2に
よってのみ支配され、実地震計1の共振周波数ω□ 、
制動係数h0には無関係なものとなる。
As can be seen from Equation 6, the characteristics of this seismograph system are determined by the resonance frequency ω2 set in the virtual seismograph 3. Governed only by the damping coefficient h2, the resonant frequency ω□ of the real seismometer 1,
This is unrelated to the braking coefficient h0.

即ち、第2図に示す地震計システムに於ては、その特性
を任意に選定することが可能となる。
That is, in the seismograph system shown in FIG. 2, its characteristics can be arbitrarily selected.

以上詳細に説明した如く、本発明によれば、使用してい
る実地震計の形式に対応して定数nを適当に選定するこ
とでこの地震計システムの出力形式を任意に選定するこ
とができ、さらに、この地震計システムの特性を決定付
ける共振周波数および制動係数は前述の如く簡単に設定
、変更できるものであるから、随時最適な値を選定する
ことで真の地表振動の周波数に応じて出力波形の歪を極
限まで減少させることも困難なことではなくなり、従っ
て、理想的な地震計システムの提供が可能となる。
As explained in detail above, according to the present invention, the output format of this seismograph system can be arbitrarily selected by appropriately selecting the constant n in accordance with the format of the actual seismograph being used. Furthermore, the resonant frequency and damping coefficient, which determine the characteristics of this seismograph system, can be easily set and changed as mentioned above, so by selecting the optimal value at any time, it can be adjusted according to the true frequency of ground vibration. It is no longer difficult to reduce the distortion of the output waveform to the utmost limit, and therefore it becomes possible to provide an ideal seismograph system.

また、第2図の実施例ではn倍回路、仮想地震計および
加算器をバードウェハ的に分離しているが、本発明は特
にこれにこだわるものではなく、実地震計の出力に実地
震計と後述する仮想地震計機能の形式で定まる定数nを
掛算する機能と、任意に選定可能な共振周波数と制動係
数とによって地震計をシュミレートする仮想地震計機能
と、仮想地震計機能から出力される各種振動出力に実地
震計の共振周波数、制動係数から導かれる定数を掛けて
からこれらを加え合せる機能を有するものであれば、全
体として1個のマイクロコンピュータ等で一体にしても
さしつかえない。
Furthermore, in the embodiment shown in Fig. 2, the n-fold circuit, the virtual seismograph, and the adder are separated like a bird wafer, but the present invention is not particularly limited to this, and the output of the real seismograph is separated from the real seismograph. A function that multiplies a constant n determined in the form of the virtual seismograph function described later, a virtual seismograph function that simulates an seismograph using an arbitrarily selectable resonance frequency and damping coefficient, and various outputs from the virtual seismograph function. As long as it has the function of multiplying the vibration output by the resonant frequency of the actual seismometer and a constant derived from the damping coefficient and then adding these together, it may be integrated as a whole using a single microcomputer or the like.

さらに、これらをアナログ回路で実現することも可能で
あることは説明するまでもない。
Furthermore, it goes without saying that these can also be realized by analog circuits.

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

第1図は地震計の形式を説明するための特性曲線、第2
図は本発明の一実施例を示すブロック図である。 1・・・・・・実地震計、2・・・・・・n倍回路、3
・・・・・・仮想地震計、4・・・・・・加算i
Figure 1 is a characteristic curve to explain the type of seismograph, Figure 2
The figure is a block diagram showing one embodiment of the present invention. 1...Actual seismometer, 2...n-fold circuit, 3
...Virtual seismograph, 4...Addition i

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 地動を検出して電気信号波形に変換する実地震計と
振動波形が電気信号で入力され、任意に設定可能な周波
数特性と匍]動特性を有し、これらに基づいて地震計を
シュミレートする仮想地震計機能と、前記実地震計と仮
想地震計機能の形式、特性によって決定される定数を前
記実地震計の出力に掛けあわせて、これを仮想地震計機
能へ入力する機能と、仮想地震計機能のシュミレート結
果によって出力される各種の出力信号に実地震計の周波
数特性と制動特性から導かれる定数を掛け、これらを加
え合せる機能とを備えた装置とによって構成される地震
計システム。
1. An actual seismometer that detects ground motion and converts it into an electrical signal waveform. The vibration waveform is input as an electrical signal, has arbitrarily settable frequency characteristics and dynamic characteristics, and a seismometer is simulated based on these. a virtual seismograph function, a function for multiplying the output of the real seismograph by a constant determined by the format and characteristics of the real seismograph and virtual seismograph functions, and inputting this into the virtual seismograph function; A seismometer system consisting of a device that has a function of multiplying various output signals outputted from the simulated results of the seismometer function by a constant derived from the frequency characteristics and damping characteristics of an actual seismometer, and adding these together.
JP54122559A 1979-09-26 1979-09-26 seismograph system Expired JPS592357B2 (en)

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JPS5646479A JPS5646479A (en) 1981-04-27
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JPS6212885A (en) * 1985-07-10 1987-01-21 Tokyo Univ Earthquake motion intensity detecting method for control
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