JPS61147117A - 感度補正付地震感知器 - Google Patents

感度補正付地震感知器

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JPS61147117A
JPS61147117A JP59269964A JP26996484A JPS61147117A JP S61147117 A JPS61147117 A JP S61147117A JP 59269964 A JP59269964 A JP 59269964A JP 26996484 A JP26996484 A JP 26996484A JP S61147117 A JPS61147117 A JP S61147117A
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earthquake
signal
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博 高
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隆 徳山
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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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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (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】 [M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1〜10Hz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
に発生した宮城県沖地震について、−例として大船渡で
観測き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、電車、ダンプカー、建築工事及び回転機械等種々の
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10Hz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、感知器の周波数特性としてr普通縁
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、圧電型
、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コイル3の移動速度に比
例することを利用して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以上で下降特性水するのは難しく
(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
Jf番こ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震感知器は、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きれ、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−室以上の振動が発生するとこの重錘
13が落下し、重錘13には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。
このため、出願人は特願昭59−88902号にて新し
いタイプの地震感知器を提案した。
それは第5図及び第6図に示すように、円柱状の容器3
1に例えば水銀や油のような液体32を入れ、この容器
31の蓋には発光ダイオード等の光fi34とこの容器
31内の光を受光する受光素子35を備えて、地震波に
より容器31内の液体32が揺動すると、この液体表面
の形状が変わることによって変化する容器3工内の輝度
分布を受光素子35により電気16号に変換出力したも
のを信号処理部21がこの出力信号20aの大きさに応
じて振動レベルを識別する新しいタイプの地震感知器で
ある。
即ち、この地震感知器は感知部20の受光素子35から
出力された容器31内の輝度分布に応じた信号20aを
交流増幅器22により増幅し、コンパレータ23.25
等により複数のレベルの地震を感知するものであるが、
この感知特性に影響を及ぼす要素としては、容器の形状
、液体の種類や量1発受光素子口体の特性など種々雑多
なものが考えられ、とりわけ電源電圧変動1周囲温度変
化や経年変化等に起因する発光素子の発光量の変動や受
光素子の受光量の変動は感知部20の出力電圧20aの
出力レベルを大きく変動きせることになり、地震感知の
感度や精度に大きな影響を与える恐れがある。
本発明は上記の点に鑑みなきれたもので、た、とえ環境
の変化や経年変化が起っても、それらの影響を受ける恐
れがなく永年の使用に十分耐えうる感度補正付地震感知
器を提供することを1的とする。
[問題を解決するための手段] 第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図で、
第5図及び第6図と同一符号のものは同一のものを示す
が、40は感知部zOの出力信号20gの直流分を取り
出すフィルタ、41は直流増幅器、42は常に一定の電
圧指令42aを出力する基準電圧器、43は基準電圧器
42の電圧指令42aと直流増幅器41の出力信号41
aとを比較し、その差信号を増幅出力する比較増幅器、
44は比較増幅器43の出力信号43aに応じて発光素
子34に流れる電流を制御する、例えばトランジスタ等
で構成きれる電流制御部45は例えばそれぞれ違う4つ
の基準レベルの電圧45al 、 45a2 、45a
3 、45a4(例えば昇降機の技術基準の設定値を参
考にして、45a1は10gal。
45a2は80gal 、 45a3は120gal 
、 45a4は150ga lに)      対応す
る電圧値)を出力している基準電圧器、46.47,4
8.49.は帯域通過フィルタを含む交流増幅器22′
の出力信号22′aつまり感知部20の出力信号20a
の交流信号と基準電圧器45の各レベルtJE45al
 、 45a2 、45a3 、45a4とを比較し信
号22′aの方が大きい場合は旧8hレベル、信号22
′aの方が小さい場合はLowレベルの信号ヲ出カスる
コンパレータ、50はフンパレータ46がパルス信号を
出力すればそれを計数し計数した値が所定数に達すれば
Highレベルの出力信号50aを発するカウンタ、5
1はコンパレータ46が一旦旧ghレベルの出力信号を
出力して後所定時間経過してもコンパレータ47がHi
ghレベルの出力信号を出力しなければあるいはコンパ
レータ46が旧ghレベル、コンパレータ47がLow
レベル信号を出力する状態が所定時間続けばHighレ
ベルの信号を出力する自動リセット信号発生装置、52
は4つのRSフリップフロップからなる記憶装置で、端
子Sl、S2゜53 、 S4にH4ghレベルの信号
が入力されれば端子R1,R2,R3,R4に旧ghレ
ベルのリセットfB号が入力されないかぎり端子01.
02.03.04に旧ghレベルの信号を出力しつづけ
る。
ここで地震感知器の容器が静止状態に置かれている場合
は、容器の内の液体も静止状態にあり、従って容器内の
輝度分布は一定で受光素子35の出力信号20aも第7
図(a)に示すとおり一定の直流電圧のみであるが、地
震等の振動により容器内の液体が揺動すると、液体の表
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
内の輝度分布も変化し、それに対応して受光素子35の
出力信号20gも第7図(b)及び(c)に示すように
変化する。(第7図(b)は振動数が低い場合、第7図
(c)は振動数が高い場合を示す)そして振動の加速度
と出力信号20aの交流成分の電圧とは略比例関係にあ
る。
ところで、感知部20の出力信号20aの直流成分Va
は第6図に示すように電源33を直接発光索子34につ
なぐ方法ではとりわけ電源電圧給 変動1周囲温度変化や経年変化等に起因する奏光素子の
発光量の変動や受光素子の受光量の変動により変化し、
この直流成分Vaの大きさに応して同一加速度による振
動であっても交流成分の出力幅に違いが生じ、このまま
では誤検出につながる恐れがあるが、本発明では受光素
子の直流成分41a(但しフィルタ40と直流増幅器4
1を介した後の出力)が基準電圧器42の指令する一定
の電圧指令42aに常に一致するように電流制御部44
により発光素子34に流れる電流を制御するため、同一
加速度で振動されるかぎり交流増幅器22°の出力信号
22′aは常に同一信号となり、その後の信号処理で誤
検出がなされる恐れはない。
即ち、地震には垂直上下振動波(以下P波という)と水
平振動波(以下S波という)の2種類の振動波が混じっ
ているが、P波は地震の初期段階に発生する振動加速度
の値が比較的小さく10gal〜数10ga I程度の
もので、この地震によるP波が発生すれば、交流増幅器
22′の出力電圧22′aが周期的に基準電圧値45a
1よりも大きくなってフンパレータ46が連続的なパル
ス信号を発生するため、カウンタ50が所定のパルス数
計数後旧ghレベルの出力信号を発しくIt振動による
P波であれば単発的なパルス信号に終るため計数装置5
0はHighレベルの出力信号を発しない)、記憶装置
[52は地震が発生したことを記憶するとともにエレベ
ータの制御装置(図示しない)等に最寄階停止指令52
alを出力する。又、S波は初期微振動P波発生後、略
7秒〜30秒(震源地と観測地との距離によって変化す
るが、過去の地震データより現実にエレベータ等に被害
の生じる地震での時間)経過してから発生する振動加速
度の値が大きい数+gal程度以上のもので、この本震
S波が発生し例えば80galになれば、交流増幅器2
2゛の出力電圧22°aが基準電圧値45a2よりも一
瞬大きくなった時点で、コンパレータ47が旧ghレベ
ルの信号を出力し、記憶装置52は本震がきたことを記
憶するとともにエレベータ制御装置等にエレベータが走
行中であれば非常停止指令5282等を出力する。さら
に地震が強くなり120galあるいは150ga I
に達すれば、交流増幅器22′の出力電圧22’aが基
準電圧値45a3あるいは45a4よりも一瞬大きくな
った時点で、コンパレータ4B、49がHighレベル
の信号を出力し、記憶装置52は強度の地震がきたこと
を記憶するとともにエレベータ制御装置等に運転禁止指
令52a3 、52a4を出力し、専門技術者による点
検を行なった後手動によるリセット信号52bを入力し
て解除しないかぎり運転禁止は粛続浮れる。一方、記憶
装置52の出力信号52al 、及び52a2はコンパ
レータ46の出力信号がHighレベル、コンパレータ
47の出力信号がLowレベルの状態が所定時間(少な
くとも30秒)続けば自動リセット信号発生装置51に
より自動的にリセットされるため、専門技術者の点検を
待つまでもなくエレベータの運転が再開可能となる。
次に受光素子の直流出力成分Vaによる感度補正装置の
別の実施例について第8図及び第9図を用いて説明する
。第8図中第1図と同一符号のものは同一のものを示す
が、60はリニアライザ、61は利得調節器で、この利
得調節器61の出力が第1図のコンパレータ46,47
゜48.49に入力きれ前述のとおり地震のレベルが検
出される。このリニアライザ60と利得調節器61の詳
細な回路の一例は例えば第9図に示すように、2組のフ
ォトカブラPL、P2とオペアンプOP1. OF2と
トランジスタTrと抵抗Rで構成され、受光素子35の
出力信号20aにおける直流成分41aのレベルが環境
変化、経年変化等により規定値より下がると、トランジ
スタTrのコレクタ電流が増え、フォトカブラP2にお
ける抵抗R2の抵抗値が減少して利得MJ4節器61の
ゲイン(R/R2)を増し、逆に受光素子35の直流成
分41aのレベルが規定値より上がると、フォトカブラ
P2における抵抗R2の抵抗値が増加して利得調節器6
1のゲイン(R/R2)を減らして、地震検出の基本と
なる受光素子35の交流出力22゛aに対する増幅度を
加減して正確な地震感知を行なう。
以上述べたように本発明によれば、周囲環境の変化、経
年変化など、地震感知器を使用する上において避けるこ
とのできない変動要因があっても十分その変動を吸収で
きる補正回路を備えているため、信頼性の極めて高い地
震感知器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、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−・例を示す図、第5図
は新タイプの地震感知器の一構成を示すブロック図、第
6図は新タイプの地震感知器の感知部の一例を示す構造
断面図、第7図は感知部の出力信号20aの波形を示す
図、第8図は本発明の感度補正装置の別の一実施例を示
すブロック図、第9図は第8図の一部の詳細回路図であ
る。 20・・・・・・・感知部 21・・・・・・・信号処理部 22.22’ ・・交流増幅器 23、25.46.47.48.49・・・・コンパレ
ータ2.4.26・・ 出力回路 31・・・・・・・容器 32・・・・・ 液体 34・・・・・ 光源 35・・・・・・・受光素子 40・・・・・・・フィルタ 特許出願人 フジチック株式会社 熟 I 図 82 図 第 3 図 も 4 図 澗 5 図 ■−−−−   −一 !16 図 垢 1 図 (αラ   時開 <b)11!!111          <c)  
 時間−8図 晃9図

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受光素子
    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
    、 前記電気信号の直流成分に応じて感度補正する装置を備
    えたことを特徴とする感度補正付地震感知器。
JP59269964A 1984-05-01 1984-12-20 感度補正付地震感知器 Granted JPS61147117A (ja)

Priority Applications (3)

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JP59269964A JPS61147117A (ja) 1984-12-20 1984-12-20 感度補正付地震感知器
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

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JP59269964A JPS61147117A (ja) 1984-12-20 1984-12-20 感度補正付地震感知器

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JPS61147117A true JPS61147117A (ja) 1986-07-04
JPH0245137B2 JPH0245137B2 (ja) 1990-10-08

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5237789A (en) * 1975-09-20 1977-03-23 Agency Of Ind Science & Technol Process for production of photovoltaic elements
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