(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ばねにより拘束されながら地震発生時に往復動しうるように配設された振子と、同振子の振動に応じ検出信号を出力する発信部とを有して、互いに同じ固有振動数を有するように構成された第１および第２の地震計をそなえ、上記第１の地震計が上記振子の往復動方向を鉛直線に対し所定の傾斜角で傾斜させて装備されるとともに、同第１の地震計における上記発信部から出力された検出信号に含まれる地震の水平振動成分を除去して地震の上下動成分のみを取り出すべく、上記第２の地震計における振子の往復動方向が、上記第１の地震計における振子の往復動方向を含む鉛直面内で、水平にして設定されるとともに、同第２の地震計における上記発信部から出力された検出信号を上記所定の傾斜角に応じ調整し且つ負の信号として上記第１の地震計の発信部からの検出信号に合成する出力合成部が設けられたことを特徴とする、上下動地震計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震の上下動成分を計測するための地震計測装置に関し、特に微小地震観測に多用されている１Ｈｚ近くに固有振動数をもつものとして好適の上下動地震計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、上下動地震計は、ばねで上下動可能に支持された振子をそなえるとともに、地震発生時に同振子の振動に応じ検出信号を発信する発信部をそなえて構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、振子を線形特性のばねで鉛直方向に吊るした従来の上下動地震計では、振子質量に重力の加速度が働くので、その静たわみ量ｘは［数１］式で表わされる。
【数１】
ｘ＝ｇ／（２πｆｎ）2
ここで、  ｇ：重力加速度
π：円周率
ｆｎ：固有振動数
【０００４】
したがって、固有振動数ｆｎが１Ｈｚ程度の場合、静たわみ量ｘは２５ｃｍ程度となり、このように大きいばねの延びを生じたのでは地震計全体が大型化し、特に可搬式のものとしては不適当なサイズになる。
そこで、上記ばねに非線形特性をもたせて、同ばねの静たわみ量を低減させるようにした上下動地震計も開発されているが、このように非線形特性のばねを用いると、大振幅の地震波の検出の際に、波形に歪みを生じることになる。
【０００５】
本発明は、このような問題点の解消をはかろうとするもので、振動数の低い上下動振動についてコンパクトな構造で計測できるようにしながら大振幅の地震波に対しても計測波形に生じる歪みを抑制できるようにした上下動地震計測装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明の上下動地震計測装置は、ばねにより拘束されながら地震発生時に往復動しうるように配設された振子と、同振子の振動に応じ検出信号を出力する発信部とを有して、互いに同じ固有振動数を有するように構成された第１および第２の地震計をそなえ、上記第１の地震計が上記振子の往復動方向を鉛直線に対し所定の傾斜角で傾斜させて装備されるとともに、同第１の地震計における上記発信部から出力された検出信号に含まれる地震の水平振動成分を除去して地震の上下動成分のみを取り出すべく、上記第２の地震計における振子の往復動方向が、上記第１の地震計における振子の往復動方向を含む鉛直面内で、水平にして設定されるとともに、同第２の地震計における上記発信部から出力された検出信号を上記所定の傾斜角に応じ調整し且つ負の信号として上記第１の地震計の発信部からの検出信号に合成する出力合成部が設けられたことを特徴としている。
【０００７】
上述の本発明の上下動地震計測装置では、発生した地震が上下振動のみで水平方向の振動成分が存在しない場合は第２の地震計は働かず、第１の地震計のみで計測が正確に行なわれる。
【０００８】
また発生した地震が第２の地震計を作動させる水平振動のみで上下方向の振動成分が存在しない場合、第１の地震計の振子は傾斜方向に動くので、同第１の地震計の発信部から検出信号が発信されるが、この検出信号は次のような手段で相殺される。すなわち、第２の地震計の発信部から発信された検出信号が、第１の地震計における振子の往復動方向の有する所定の傾斜角に応じ調整を受け且つ負の信号として、出力合成部において第１の地震計の発信部からの検出信号に合成されるので、これにより第１の地震計の検出信号は完全に相殺され、支障をきたすことはない。
【０００９】
そして、発生した地震が上下方向の振動成分および水平方向の振動成分を含むことにより、第１および第２の地震計が共に作動する場合は、第１の地震計の発信部からの検出信号が、第２の地震計の発信部から出力され上記調整を受けて負の信号として出力合成部へ向かう検出信号との合成により、水平方向の振動成分に見合う検出値を完全に相殺され、これにより地震の上下方向成分のみを的確に計測することができるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の一実施形態としての上下動地震計測装置について説明すると、図１はその模式的な構成図であって、ばね１により拘束されながら地震発生時に往復動しうるように配設された振子２と、同振子２の振動に応じ電磁的な手段などで検出信号を出力する発信部３とを有して、互いに同じ固有振動数（ほぼ１Ｈｚ）を有するように構成された第１の地震計Ａおよび第２の地震計Ｂが装備されている。
【００１１】
そして、第１の地震計Ａは、その振子２の往復動方向４ａを鉛直線に対し所定の傾斜角θ（本実施形態では４５度）で傾斜させて配置されているが、第２の地震計Ｂは、その振子２の往復動方向４ｂを、第１の地震計Ａの振子２の往復動方向４ａを含む鉛直面内で、水平にして配置されている。
【００１２】
このようにして、第１の地震計Ａにおける発信部３から出力された検出信号に含まれる地震の水平振動成分を除去して地震の上下動成分のみを取り出せるように、第２の地震計Ｂにおける発信部３から出力された検出信号を前記の所定の傾斜角θに応じ調整器５ａで調整し且つ負の信号として第１の地震計Ａの発信部３からの検出信号に合成する出力合成部５が設けられている。
【００１３】
上述の本実施形態の上下動地震計測装置では、第１の地震計Ａにおける振子２を線形特性のばね１で吊るした場合、その静たわみ量ｘは［数２］式により与えられる。
【数２】
ｘ＝ｇ・cosθ／（２πｆｎ）2
ここで、  ｇ：重力加速度
π：円周率
ｆｎ：固有振動数
θ：所定の傾斜角（４５度）
【００１４】
したがって、θが４５度の場合は、第１の地震計Ａの固有振動数ｆｎが１Ｈｚであるとすると、ｘの値が、約１７.５ｃｍに減少し、コンパクトな構造の上下動地震計測装置の実現が可能になる。
【００１５】
上述の本実施形態の上下動地震計測装置では、発生した地震が上下振動のみで水平方向の振動成分が存在しない場合は第２の地震計Ｂは働かず、第１の地震計Ａのみで計測が正確に行なわれる。
【００１６】
また発生した地震が第２の地震計Ｂを作動させる水平振動のみで上下方向の振動成分が存在しない場合、第１の地震計の振子２は傾斜方向に動くので、同第１の地震計Ａの発信部から検出信号が発信されるが、この検出信号は次のような手段で相殺される。すなわち、第２の地震計Ｂの発信部から発信された検出信号が、第１の地震計Ａにおける振子２の往復動方向の有する所定の傾斜角θに応じ調整器５ａで調整を受け且つ負の信号として、出力合成部５において第１の地震計Ａの発信部３からの検出信号に合成されるのであり、これにより第１の地震計Ａの検出信号は完全に相殺されるので、支障をきたすことはない。
【００１７】
そして、発生した地震が上下方向の振動成分および水平方向の振動成分を含むことにより、第１および第２の地震計Ａ，Ｂが共に作動する場合は、第１の地震計Ａの発信部３からの検出信号が、第２の地震計Ｂの発信部３から出力され調整器５ａで調整を受けて負の信号として出力合成部５へ向かう検出信号との合成により、水平方向の振動成分に見合う検出値を完全に相殺され、これにより地震の上下方向成分のみを的確に計測することができるようになる。
【００１８】
このようにして、振動数の低い上下動地震についてコンパクトな構造で計測できるようにしながら、大振幅の地震波に対しても計測波形に生じる歪みを抑制することができる。
【００１９】
なお、本実施形態の上下動地震計測装置の場合も、第１及び第２の地震計Ａ，Ｂにおける各ばねに若干の非線形性をもたせて、装置全体としての構造の一層のコンパクト化をはかることが可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の上下動地震計測装置によれば、次のような効果が得られる。
(1) 振子往復動方向の傾斜した第１の地震計と振子往復動方向の水平な第２の地震計との組合わせにより、発生した地震が上下振動のみで水平方向の振動成分が存在しない場合は第２の地震計は働かず、第１の地震計のみで計測が正確に行なわれる。
(2) 発生した地震が第２の地震計を作動させる水平振動のみで上下方向の振動成分が存在しない場合、第１の地震計の振子は傾斜方向に動くので、同第１の地震計の発信部から検出信号が発信されるが、この検出信号は次のような手段で相殺される。すなわち、第２の地震計の発信部から発信された検出信号が、第１の地震計における振子の往復動方向の有する所定の傾斜角に応じ調整を受け且つ負の信号として、出力合成部において第１の地震計の発信部からの検出信号に合成されるので、これにより第１の地震計の検出信号は完全に相殺され、支障をきたすことはない。
(3) 発生した地震が上下方向の振動成分および水平方向の振動成分を含むことにより、第１および第２の地震計が共に作動する場合は、第１の地震計の発信部からの検出信号が、第２の地震計の発信部から出力され上記調整を受けて負の信号として出力合成部へ向かう検出信号との合成により、水平方向の振動成分に見合う検出値を完全に相殺され、これにより地震の上下方向成分のみを的確に計測することができるようになる。
(4) 第１の地震計の振子往復動方向が傾斜しているので、装置全体としての高さを低くすることができ、コンパクトな構造の上下動地震計測装置を実現できるようになる。
(5) 振動数の低い上下動地震についてコンパクトな構造で計測できるようにしながら、大振幅の地震波に対しても計測波形に生じる歪みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての上下動地震計測装置の構成を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１  ばね
２  振子
３  発信部
４ａ，４ｂ  振子の往復動方向
５  出力合成部
５ａ  調整器
Ａ  第１の地震計
Ｂ  第２の地震計
θ  傾斜角
【図１】
0003681144.tif 000002