JPS61137025A - 地震感知器 - Google Patents

地震感知器

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JPS61137025A
JPS61137025A JP59259796A JP25979684A JPS61137025A JP S61137025 A JPS61137025 A JP S61137025A JP 59259796 A JP59259796 A JP 59259796A JP 25979684 A JP25979684 A JP 25979684A JP S61137025 A JPS61137025 A JP S61137025A
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liquid
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Hiroshi Ko
博 高
Takashi Tokuyama
隆 徳山
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Fujitec Co Ltd
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Fujitec Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は、地震等による振動を感知する地震感知器に関
するものである。
[従来の技術及び発明が解決しようとする問題点] まず、地震の周波数について説明する。
一般に地震波の主成分の周波数は1〜1082にあると
言われているが、 そのうち特に1〜5Hzの成分が顕
著である。第2図に昭和53年6月12日17時14分
に発生した宮城鬼神地震について、−例として大船渡で
観測された地震波のパワースペクトルを示す、卓越振動
数は2〜3 Hz(2,4Hz)で、1〜5 Hzのパ
ワーが大きい(図示していないが、フーリエスペクトル
もほぼ同様な形状で1〜5Hz成分が多い)。
又、1車、ダンプカー、建築工事及び回転機械等積々の
原因による地盤及び建物の微小振動は地震波とは異なり
外乱振動となるが、この外乱振動は20Hz以上のもの
が多いが10’Hz近傍のものも含まれるので誤動作防
止の点より日本エレベータ協会の耐震設計、施工指針の
技術基準においては、感知器の1周波数特性として1普
通級は1〜5Hzの範囲でフラット特性、精密級では0
.1〜5Hzの範囲でフラット特性、5Hzを越える範
囲では感度は下降特性とすること」となっている。
上記のような地震の特性に対して、従来の地震感知器と
しては、電気式の動電型やストレーンゲージ型、EE’
″Il型、或いは機械式の重錘落下型などが一般に用い
られている。
第3図に、動電型地震感知器の構造の一例(垂直方向感
知器)を示す、この動電型地震感知器は、永久磁石4に
より発生する磁束5の中を、おもり2に固定されたコイ
ル3が振動により上下に動くと、コイル3の両端に電圧
が発生し、この電圧の大きさがフィル3の移動速度に比
例することを利用しで地震を感知するものである。なお
、1はおもり2を支持するばね系であり、6は磁路を形
成するヨークである。このばね系1の固有振動数は、普
通4Hz程度にとられているが、この方式で周波数特性
を前述のように5Hz以上で下降特性とするのは難しく
(ばね系の問題)、通常10Hz程度以上で下降特性に
している。更に固有振動数は、ばね系1やおもり2の精
度に大きく影響を受けるので、実際には、最終の工程で
手加工によりおもりの重さ等を調整している。すなわち
、この動電型地震感知器は精度や調整の手間の点で問題
を有している。
また、ストレーンゲージ型地71感知器は、ストレーン
ゲージ(歪ゲージ)をX、Y方向に設置し、これらの電
気出力をベクトル合成して加速度を求めるものであるが
、歪ゲージ自身の周波数特性は数KHzにも及ぶので、
電気的フィルターで5Hz以上を減衰させるようにして
いる。
従ってストレーンゲージ型の地震感知器はこのフィルタ
ーの特性に大きく左右され、更にベクトル合成を行なう
為に掛算器等を必要とするなど、多くの誤差要因を含ん
でおり信頼性の点で問題がある。なお、圧電型地震感知
器もベクトル合成方式を採用しており、同様の問題点を
含んでいる。
第4図は、重錘落下型地震感知器の構造の一例を示すも
のである。これは、静止状態では重錘(鉄等の磁性体)
13が、ケース10に固定された永久磁石11に吸引さ
れているが、ある一定収上の振動が発生するとこの重錘
13が落下し、重錘13にばめ込まれているレバー12
が支点15を中心に矢印方向に回転することにより、マ
イクロスイッチ14のアクチュエータ・14′ を作動
させて地震を感知するものである。
この方式は簡単ではあるが、磁石の吸引力と重錘の重さ
の関係によって感知レベルが左右され、その調整が大変
であると同時に低い周波数(IHz以下)では感知しに
くいという欠点があり、やはり精度や信頼性の点で問題
がある。
[問題点を解決するための手段及び作用コ本発明は、種
類の違う液体の入った容器、該容器内を照射する光源、
該容器内の光を受光する光電変換素子とを備えた感知部
と、該感知部の出力が所定値より大きいどき出力を発す
る信号処理部とから構成され、感知部は容器内の種類の
違う少な(とも二種類の液体が地震波によって揺動し、
液体表面の形状が変わることによって変化する容器内の
輝度分布を電気信号に変換して出力し、信号処理部はこ
の出力信号の大きさにより振動レベルを識別する。これ
により、簡単な構成で信頼性が高く、しかも水平振動波
(以下S波という)と垂直上下振動波(以下P波という
)のいずれでも正確に感知しうる高精度の地震感知器を
提供するものである。
[実 施 例] 第5図は、本発明による地震感知器の構成を示すブロッ
ク図の一例で、図中、20は種類の違う液体の入った容
器内の光を受光し、容器内の輝度分布に応じた電気信号
20aを出力する感知部、21は電気信号20aが所定
値を越えると出力を発する信号処理部である。この例で
は、16号処理部21は2段階の設定値を設けており、
前置増幅器(交流増幅器)22の出力が第1の設定値よ
り大きい場合は第1のコンパレータ23及び出力回路2
4により信号24aが出力され、更に第2の設定値より
大きい場合は第2のコンパレータ25及び出力回路26
により信号26aが出力される。なお、前置増幅器22
の後にノイズ除去の為のフィルターを設けてもよく、設
定値は上記のように2段階に限らず、任意の複数段階の
設定値を筒車に設けることもできる。
第1図は感知部20の一実施例の構造を示す断面図で3
1は容器、32は例えば水銀のように比重が大きく低粘
度でかつ表面反射率の高い液体、33は液体32と比べ
比重が小さく高粘度でかつ表面反射率の低い例えば油の
ような液体で二重層液体34を構成している。35は電
源、36は例えば発光ダイオード等の光源、37は光を
受光する光電変換素子である。第1図において、容器3
1が静止状態に置かれている場合は、二重層液体34も
静止状態にあり、従って容器31内の輝度分布は一定で
光電変換素子37の出力37aも一定の直流電圧のみで
あるが、地震等の振動により二重層液体34が揺動する
と二重層を構成する各々の液体32.33の表面の形状
が変わり、光の反射や散乱の形態が変化して容器31内
の輝度分布も変化し、それに対応して光電変換素子37
の出力37a(但し前置増幅器22を介した後の出力。
以下感知器20の出力電圧という)は第6図(〈a)は
地震の振動数が低い場合、(b)は地震の振動数が高い
場合を示す)に示すように変化する。
地震の振動周波数が変われば液体34の揺動の樺予もP
波の場合とS波の場合で異なるため、容器31内の輝度
分布も微妙に変化してその影響が出力電圧に現われる。
ここで、種類の違う液体32.33から構成される二重
層液体34を容器31内に入れる理由について以下詳細
に説明する。第7図は比重が大きく低粘度でかつ表面反
射率の高い液体32として水銀のみを容器31内に入れ
た場合の感知器20の振動周波数に対する出力特性の実
験結果を示す、第7図(a)は水平振動(以下水平動と
いう)、第7図(b)は垂直上下振動(以下上下動とい
う)の場合を示す、第7図かられかるとおり特定の周波
数において水平動に対しては極端なピークAが生じ、上
下動に対してもピークBが生じ、又このピークの生じる
周波数は液体32の量によって変化することも実験によ
り明らかになった。
一方、第8図に比重が小さく高粘度でかつ表面反射率の
低い液体33として航空機作動油のみを容器31内に入
れた一場合の感知器20の振動周波数に対する出力特性
の実験結果を示す。
第8図(a)は水平動、第8図(b)は上下動の場合を
示す。この場合、水平動に対しては油量が多いと図中点
線で示すごとくピークAが生じるが、油量を少なくする
と図中実線で示すように低周波を最大に周波数が上がる
につれ下降する特性となることがわかった。又上下動に
対しては低周波が若干上がり周波数が上がるにつれ略フ
ラットな特性となることもわかった。
次に第7図の特性を持つ量の液体32と第8図の実線で
示した特性を持つ量の液体33を用いた二重層液体34
を容器内に入れた場合の振動周波数に対する感知器20
の出力特性の実験結果を第9図に示す、第9図(a)は
水平動、第9図(b)は上下動の場合を示す。ここで第
9図(a)に示すパラメータ(gl、g2.gs、g<
 )は水平振動加速度でv1〜v4は各々の振動加速度
の5Hzにおける出力電圧であり 加速度の大きさと出
力電圧とは略比例する。 又、第91!1(b)に示す
パラメータ(gs、gs)は垂直振動加速度で、vs、
vsは各々の振動加速度の5Hzにおける感知器20の
出力電圧であり、振動加速度の大きさに対し出力電圧v
5.vsは比例する。第9図からは明らかなように各々
の振動加速度に対する周波数特性は水平動、上下動共1
〜5Hzが略フラット、5Hz以上では下降特性で地震
波の周波数特性と合致しており、地震感知器に理想的な
特性となることが確認できた。
以上述べたように液体32.33の何れかのみでは周波
数1〜5 H,zまでをフラットな特性にすることが極
めて困難であるが、本発明のように種類の違う液体32
.33を含む二重層液体34を用いれば液体32のみの
特性であるピーク(共振点)が液体33のダンピング作
用によって押さ−えられかつ低周波では液体32のみの
特性が下がるのを液体33の特性により上げるように働
き安定した理想的な 1〜5Hzの間でフラットな特性
を感知器20自体にもたらせることができる。
[発明の効果] 本発明によれば、前述のように種類の違う液体を使用す
ることによって感知部自身を極めて地震波の周波数特性
に合致するものにできるため、信号処理f!121での
信号処理が楽にでき誤動作の恐れがなく、また取付調整
の手間もほとんどかからず(厳しい水平出しは不要)、
その構成は大変シンプル(低価格)である、更に、加速
度の大きさに対して感知部の出力電圧はリニアとなるの
で、設定値を任意に何段にも分けて設定でき、また、P
波、S波′のいずれの地震波をも感知する事ができると
いう、従来にない秀れた特徴を数多く有するものである
【図面の簡単な説明】
第1図本発明による感知部の一例を示す断面図、第2図
は地震波のパワースペクトルの一例を示す図、第3図は
動電型地震感知器の構造の一例を示す図、第4図は重錘
落下型地震感知器の構造の一例を示す図、第5図は本発
明の一実施例の構成を示すブロック図、第6図は感知部
の出力についての実験結果を示す図、第7図及び第8図
はそれぞれ異なった種類の液体の場合の出力電圧につい
て振動周波数に対する出力特性の実験結果を示す図、第
9図は二重層液体の場合の出力電圧について振動周波数
に対する出力特性の実験結果を示す図である。 20、、、感知部 21、、、信号処理部 22、、、前置増幅器 23.25.、、フンパレータ 24.26.、、出力回路 31、、、容器  32.33.、、液体34、、、二
重層液体  36.、、光源37、、、光電変換素子 特許出願人 フジチック株式会社 児 1 図 17龜 粘 2 図 振動殻(Hz) も 3 図 ヰ も 4− 口 方 5(21 (α)              (b)第 1[2
] (α)                (b)七 6 δ (2) (α) (b) @ILILCHx)               F
@’A、*(Hl、)% 9 (α→ F@汲仮(Hz) (b)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 液体の入った容器、該容器内を照射する光 源、該容器内の光を受光し電気信号に変換する光電変換
    素子を備えた感知部と、該感知部の出力が所定値より大
    きいとき出力を発する信号処理部とからなる感知器にお
    いて、前記液体を種類の違う二種類以上の液体にしたこ
    とを特徴とする地震感知器。
JP59259796A 1984-05-01 1984-12-08 地震感知器 Granted JPS61137025A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59259796A JPS61137025A (ja) 1984-12-08 1984-12-08 地震感知器
GB08510935A GB2160319B (en) 1984-05-01 1985-04-30 Detecting of seismic waves by sensing the movement of a liquid surface
US06/729,117 US4662225A (en) 1984-05-01 1985-04-30 Seismic detector

Applications Claiming Priority (1)

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JP59259796A JPS61137025A (ja) 1984-12-08 1984-12-08 地震感知器

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JPS61137025A true JPS61137025A (ja) 1986-06-24
JPH0245135B2 JPH0245135B2 (ja) 1990-10-08

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