JPS597950B2

JPS597950B2 - 地震の初動検出装置

Info

Publication number: JPS597950B2
Application number: JP54017428A
Authority: JP
Inventors: 健一後藤
Original assignee: Akashi Seisakusho KK
Current assignee: Akashi Seisakusho KK
Priority date: 1979-02-16
Filing date: 1979-02-16
Publication date: 1984-02-21
Also published as: JPS55109931A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、地震の初動を検出することができる装置に関
する。

一般に、地震動には、地表付近で上下に近い方向に振動
する成分としてのＰ波と、ほぼ水平方向に振動する成分
としてのＳ波とが存在することが知られており、地震観
測では、このＰ波やＳ波の初動時を正確に知ることが重
要課題の一つとなっている。

従来、これらの波の初動を検出するには，得られたデー
タをもとにして経験により推定することが行なわれてお
り、そのため正確な初動時を知ることができないという
問題点があった。

本発明は、このよ５な問題点を解決しようとするもので
、Ｐ波やＳ波の初動時を客観的にしかも正確に知ること
ができるようにした地震の初動検出装置を提供すること
を目的とする。

このため、本発明の地震の初動検出装置は、鉛直軸を含
む同一平面内に同鉛直軸に関し対称的に傾斜して配設さ
れた一対の振動検出器をそなえ、これらの振動検出器の
各検出値を相互に掛合わせるべく同振動検出器の各出力
端に接続された掛算回路と、この掛算回路で得られた上
記検出値の積の正負を判別するための手段とが設けられ
、且つ、上記振動検出器の傾斜により移動した同振動検
出器の動作中心位置を調整して補正すべく、同振動検出
器をその中心軸線に沿い移動させるための補正手段が設
けられたことを特徴としている。

以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第１〜４図はその第１実症例としての地震の初動検出装
置を示すもので、第１図はその配設状態を模式的に示し
た説明図、第２図はその振動検出器を示す電気回路図、
第３図ａ−ｄはいずれもその作用を説明するためのベク
トル図、第４図ａ−ｅはいずれもその作用を説明するた
めの波形図である。

第１図に示すように、鉛直軸１な含む同一平面内にこの
鉛直軸１に関し対称的に４５°ずつ傾斜して配設される
べく、一対の可動コイル型振動検出器２．３が傾斜基台
４上に取付けられている。

このようにして傾斜基台４に取付げられた各振動検出器
２．３は強固なケースに収納されて雑振動の影響を受け
にくい地中に埋設されるようになつている。

また、振動検出器２，３の各出力端２ａ，３ａは掛
算回路５に接続されており、これにより、これらの振動
検出器２．３の各検出値Ｘ，Ｙを相互に掛合わせてその
積Ｘ−Ｙを得ることができる。

さらに、掛算回路５の出力側には、この掛算回路５で得
られた検出値Ｘ，Ｙの積Ｘ−Ｙの正負を判別するための
千段６が設けられている。

この千段６としては、積Ｘ．Ｙの波形を記録紙に記録す
るペンレコーダや、積Ｘ．Ｙの波形をブラウン管等に表
示するディスプレイ装置や、積Ｘ・Ｙの正負を判別して
この正負に応じた信号を発生する比較器を含む符号判別
器や、積Ｘ．Ｙの波形を磁気的に記録してその後コンピ
ュータ処理を施す磁気テープを含むコンピュータシステ
ム等各種のものが考えられる。

ところで、地震観測に使用される振動検出器２．３は、
固有振動数の低いものが多く、通常は、鉛直または水平
に設置して、上下動または水平動の振動を検出する構造
となっている。

これらの振動検出器２．３を本実施例のごとく傾斜して
配設すると、水平動用の場合、重力の分力が作用して可
動コイル７．８が動作の中心位置から下方・゛（ずれ、
上下動用の場合は重力成分が減少して可動コイル７，８
が上方に移動し、何れの場合にも、使用不能となる場合
がある。

したがって、これらの振動検出器２，３には、このよう
な振動検出器２，３の傾斜による重力成分を補正するた
め即ち動作中心位置を補正するために、可動コイル７，
８をその中心軸線９．１０に沿い上方または下方の中立
位置へ引き下げる補正手段としての直流型補正コイル１
１．１２がそれぞれの可動コイル７，８に設けられてい
る。

すなわち、各補正コイル１１．１２は、支持ばね１３
，１４で支持された可動コイル７，８と一体に設けられ
ており、各補正コイル１１．１２には、第１，２図に
示すごとく、これらに一定のバイアス電流を与えるため
の直流電源１５．１６が接続されている。

また補正コイル付き可動コイル７．８はそれぞれ磁界発
生部材１７，１８の環状ギャップに嵌合して配設されて
いるので、補正コイルへ所定の向きに電流を流すと、可
動コイル７．８を中立位置へ移動させる電磁力が発生す
るのである。

なお、磁界発生部材１７．１８は、その枠を形成するヨ
ークと、このヨーク中央部に設けられた永久磁石と、こ
の永久磁石の上部に配設されてヨークと共に環状ギャッ
プを形成するポールピースとで構成されている。

本発明の地震の初動検出装置は、上述のごとく構成され
ているので、地震の初動を検出するに際し、マス補正コ
イル１１．１２にバイアス電流を流すことにより、可動
コイル７，８を中立位置に補正しておく。

このような状態において、地震動が起きると、可動コイ
ル７，８が揺動して、磁界発生部材１７，１８の環状ギ
ャップにおける磁界をきるため、振動検出器２，３の各
出力端２ａ，３ａからこの地震動に応じた電圧信号Ｘ
，Ｙが出力されて、これらの検出値Ｘ，Ｙは掛算回路５
で相互に掛合わされ、その後この積Ｘ−Ｙがペンレコー
ダ等の正負判別千段６へ入力されてその正負がわかるよ
うになっている。

ところで、地震動のＰ波は、第３図ａ，ｂに符号Ｐで示
すごとく、地震の進行方向Ｍと平行に振動し、Ｓ波は、
第３図ｃ，ｄに符号Ｓで示すごとく、上記進行方向Ｍと
直角に振動するため、これらのＰ，Ｓ波がそれぞれ第３
図ａ−ｄのように作用すると、各図に対応して、各振動
検出器２，３からは、ベクトルＰ，Ｓの分力ベクトルに
依存した検出値Ｘ，Ｙが出力されるようになっている。

ここで、Ｐ波に、地震動進行方向Ｍと同じ方向に振動力
が作用する領域を正、逆の方向に作用する領域を負とす
ると、各振動検出器２，３の検出値Ｘ，Ｙの符号は、第
３図ａの場合、正、正となってその積Ｘ．Ｙも正となり
、第３図ｂの場合、負、負となってその積Ｘ−Ｙは正と
なり、第３図Ｃの場合、負、正となってその積Ｘ−Ｙは
負となり、第３図ｄの場合、正、負となってその積Ｘ・
Ｙは負となる。

したがって、各振動検出器２．３が、Ｐ波を検出したと
きは、掛算回路５の出力は正となり、Ｓ波を検出したと
きは負となるため、掛算回路５の出力値の正負を判別す
れば、Ｐ波であるかＳ波であるかがわかり、これにより
Ｐ，Ｓ波の初動時がわかるのである。

その一例を第４図で説明すると、振動検出器２で第４図
ａに示すような波形Ｘを検出すると共に、振動検出器３
で第４図（ｂ）に示すような波形Ｙを検出した場合は、
その積の波形Ｘ−Ｙは第４図（ｃ）のよう罠なり、この
第４図（Ｃ）における波形Ｘ−Ｙの正負の状態から時間
ｔ１でＰ波の初動が表われたことがわかり、時間ｔ２
でＳ波の初動が表われたことがわかる。

第５，６図は、本発明の第２実施例としての地震の初動
検出装置を示すもので、第５図はその配設状態を模式的
に示した説明図、第６図（ａ）〜（ｂ）はいずれもその
作用を説明するためのベクトル図であり、第５，６図中
、第１〜４図と同じ符号はほぼ同様の部分を示している
。

この第２実施例の装置は、一対の振動検出器２．３がそ
れぞれの中心軸線９．１０の互いになす角度αを鋭角に
して配設されたものである。

一般に、地震動のＰ波はＳ波よりもその振幅値が小さい
場合が多いため、前述の第１実症例のごとく一対の振動
検出器２，３がそれぞれの中心軸線９，１００互いにな
す角度を（４５°＋４５°一）９０°にして配設された
ような場合では、感度が同じになってＳ波の成分が強く
なり過ぎることがある。

したがって，この第２実施例の装置のように、上記角度
αを鋭角にすれば、第６図に示すごとく、感度がＰ波に
ついて強調される、換言すれば感度がＳ波について鈍く
なるため、前述の第１実症例のような不具合はなくなり
、Ｐ波およびＳ波の初動検出を精度良く行なえる。

なお、前述の各実施例では、鉛直軸１を含む同一平面図
内にこの鉛直軸１に関し対称的に傾斜した一対の振動検
出器２．３を配設したものが示されているが、このよう
な振動検出器２，３に加えて更に上記鉛直軸１を含む上
記平面と直交する同一平面内にこの鉛直軸に関し対称的
に傾斜した一対の振動検出器を配設してもよく、このよ
うに二対の振動検出器を設けたときは、地震の初動検出
の精度が更に向上する。

また、前述の各実施例のごとく、補正コイル１１．１２
を用いて中心位置補正を行なう代わりに、振動検出器２
，３の動作中心位置を補正する手段として、可動コイル
７，８自体に直流電流を供給してもよく、この場合は可
動コイル７．８への電流供給点と出力端２ａ，３ａと
の間にコンデンサを介装して，上記直流電流が掛算回路
５へ流入しないようにしておく。

その他、振動検出器の動作中心位置を補正する手段とし
ては、次のようなものがある。

（１）振動検出器に補助スプリングを追加するか、再調
整する。

（２）荷重−たわみ特性が非線形性を有するダイヤフラ
ムバネを組合わせて、振動検出器が傾斜した姿勢で中心
位置が保てる様に調整する。

さらに、振動検出器２，３として、可動コイル型のもの
を用いるほか、圧電型や電φ型等の振動検出器を用いる
こともできる。

以上詳述したように、本発明の地震の初動検出装置によ
れば、一対の振動検出器の各検出値を掛算回路で相互に
掛合わせて、その出力値としての積の正負を適宜の手段
で判別することにより、簡便にしかも正確に地震の初動
を検出できる利点がある。

また、振動検出器を傾斜して配設すると、水平動用の場
合、重力の分力が作用して振動検出器の作動部が動作の
中心位置から下方にずれ、上下動用の場合は重力成分が
減少して同作動部が上方に移動し、何れの場合にも、使
用不能となる場合があるが、本発明の地震の初動検出装
置では、振動検出器の傾斜により振動検出器の動作中心
位置を調整して補正することができるので、上記のよう
な不具合を招くことがなく、これにより高精度の地震の
初動検出に寄与しつる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は、本発明の第１実施例としての地震の初動
検出装置を示すもので、第１図はその配設状態を模式的
に示した説明図、第２図はその振動検出器を示す電気回
路図、第３図ａ＝ｄはいずれもその作用を説明するため
のベクトル図、第４図ａ−ｃはいずれもその作用を説明
するための波形図であり、第５，６図は、本発明の第２
実施例としての地震の初動検出装置を示すもので、第５
図はその配設状態を模式的に示した説明図、第６図ａ−
ｄはいずれもその作用を説明するためのベクトル図であ
る。１・・・・・・鉛直軸、２．３・・・・・・振動検出器
、２ａｓ３ａ・・・・・・振動検出器２，３の出力端、
４・・・・・・傾斜基台、５・・・・・・掛算回路、６
・・・・・・正負判別手段、７，８・・・・・・可動コ
イル、９，１０・・・・・・中心軸線、１１，１２・・
・・・・補正手段としての直流型補正コィル、１３，１
４・・・・・・支持ばね、１５．１６・・・・・・直流
電源、１７，１８・・・・・・磁界発生部材。

Claims

【特許請求の範囲】１鉛直軸を含む同一平面内に同鉛直軸に関し対称的に
傾斜して配設された一対の振動検出器をそなえ、これら
の振動検出器の各検出値を相互に掛合わせるべく同振動
検出器の各出力端に接続された掛算回路と、この掛算回
路で得られた上記検出値の積の正負を判別するための手
段とが設けられ、且つ、上記振動検出器の傾斜により移
動した同振動検出器の動作中心位置を調整して補正すべ
く、同振動検出器をその中心軸線に沿い移動させるため
の補正手段が設けられたことを特徴とする、地震の初動
検出装置。２特許請求の範囲第１項に記載の地震の初動検出装置
において、上記一対の振動検出器がそれぞれの中心軸線
の互いになす角度を鋭角にして配設された、地震の初動
検出装置。