(57)【要約】【課題】ブラインドノーダル型のセンサ端末を用いた地震波探査システムで、センサ端末が正常に稼働していることを探査期間中に検出する。【解決手段】複数のセンサ端末を探査対象領域に配置して、前記複数のセンサ端末が、振動源から発振された振動の反射波を測定する資源探査システムであって、前記センサ端末は、プロセッサと、メモリと、センサと、前記センサが検出した値をデータに変換して前記メモリへ格納する信号処理部と、通信部と、を有し、前記プロセッサは、所定のタイミングになると前記センサの異常の有無を検出する自己診断を実行し、自己診断結果情報を送信し、前記複数のセンサ端末は、前記反射波の測定をしている期間に、少なくとも一つのセンサ端末が前記測定を一時的に中断して自己のセンサの異常の有無を診断する自己診断を実行し、自己診断結果を送信する。【選択図】図３Ｂ
2019144054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサ端末を探査対象領域に配置して、前記複数のセンサ端末が、振動源から発振された振動の反射波を測定する資源探査システムであって、
前記センサ端末は、
プロセッサと、
メモリと、
センサと、
前記センサが検出した値をデータに変換して前記メモリへ格納する信号処理部と、
通信部と、を有し、
前記プロセッサは、
所定のタイミングになると前記センサの異常の有無を検出する自己診断を実行し、自己診断結果情報を送信し、
前記複数のセンサ端末は、
前記反射波の測定をしている期間に、少なくとも一つのセンサ端末が前記信号処理部の処理を一時的に中断して自己のセンサの異常の有無を診断する自己診断を実行し、前記通信部から自己診断結果を送信することを特徴とする資源探査システム。
【請求項２】
請求項１に記載の資源探査システムであって、
前記センサは、
ＭＥＭＳ技術を適用した加速度センサを含み、
前記信号処理部は、
前記加速度センサが検出した加速度を加速度データに変換して前記メモリへ格納することを特徴とする資源探査システム。
【請求項３】
請求項２に記載の資源探査システムであって、
前記加速度センサは、
加えられた加速度に応じて変位する可動部を有し、
前記プロセッサは、
前記自己診断において、前記可動部の共振の強さを示すＱ値を測定し、前記Ｑ値の測定結果が所定の閾値未満であれば、当該センサ端末の自己診断結果を故障有りと判定することを特徴とする資源探査システム。
【請求項４】
請求項３に記載の資源探査システムであって、
前記加速度センサは、
前記可動部に第１の電極を設け、当該可動部に対向する位置に第２の電極を設け、前記第１の電極と第２の電極の静電容量をＤＣサーボ容量とし、
前記プロセッサは、
前記センサ端末の起動の際に、前記可動部に加わる重力加速度をキャンセルするためにＤＣサーボ容量に印加する電圧の最適値を検出し、前記最適値の電圧を前記メモリに格納し、
前記自己診断では、前記ＤＣサーボ容量に電圧パルスを印加することにより、前記可動部に共振を発生させて前記Ｑ値を測定し、
前記自己診断から振動の測定に復帰する際には、前記メモリに記憶しておいた最適値の電圧を、前記ＤＣサーボ容量に印加することを特徴とする資源探査システム。
【請求項５】
請求項３に記載の資源探査システムであって、
前記加速度センサは、
前記可動部に第１の電極を設け、当該可動部に対向する位置に第２の電極を設け、前記第１の電極と第２の電極の静電容量をＤＣサーボ容量とし、
前記プロセッサは、
前記センサ端末の起動の際に、前記可動部に加わる重力加速度をキャンセルするためにＤＣサーボ容量に印加する電圧の最適値を検出し、
前記自己診断では、前記ＤＣサーボ容量に電圧パルスを印加することにより、可動部に共振を発生させて前記Ｑ値を測定し、
前記自己診断から振動の測定に復帰する際には、前記可動部に加わる重力加速度をキャンセルするためのＤＣサーボ容量に印加する電圧の最適値を再度検出することを特徴とする資源探査システム。
【請求項６】
請求項１に記載の資源探査システムであって、
前記複数のセンサ端末が空間的に複数のグループに分割され、
前記複数のセンサ端末が、前記反射波の測定をしている期間に、それぞれのグループに含まれるセンサ端末のうち少なくとも一つのセンサ端末が自己の異常の有無を診断する自己診断を行うことを特徴とする資源探査システム。
【請求項７】
請求項１に記載の資源探査システムであって、
前記複数のセンサ端末が空間的に分割された第１のグループと、第２のグループに含まれて、
前記複数のセンサ端末が、前記反射波の測定をしている期間に、前記第１のグループに含まれるセンサ端末のうち少なくとも一つのセンサ端末と、前記第２のグループに含まれるセンサ端末のうち少なくとも一つのセンサ端末が交互に自己診断を行うことを特徴とする資源探査システム。
【請求項８】
請求項１に記載の資源探査システムであって、
前記センサ端末は、
前記自己診断の結果、前記センサの故障の有無どちらの場合でも、前記自己診断結果を送信することを特徴とする資源探査システム。
【請求項９】
請求項１に記載の資源探査システムであって、
前記センサ端末は、
前記自己診断の結果、前記センサに故障がある場合には前記自己診断結果を送信することを特徴とする資源探査システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の資源探査システムであって、
第２のプロセッサと、第２のメモリと、通信装置と、表示装置を含む管理装置をさらに有し、
前記管理装置は、
予め取得した前記センサ端末の位置情報から前記センサ端末の配置状況を示す第１の領域を生成し、
前記センサ端末から自己診断結果を受信して、自己診断結果が故障有りのセンサ端末のリストを含む第２の領域を生成し、
前記第１の領域と、前記第２の領域を含む画面を前記表示装置に出力することを特徴とする資源探査システム。
【請求項１１】
複数のセンサ端末を探査対象領域に配置して、前記複数のセンサ端末が、振動源から発振された振動の反射波を測定する資源探査方法であって、
前記センサ端末が、センサが検出した値をデータに変換してメモリへ格納する測定を実行する第１のステップと、
前記反射波の測定をしている期間に、少なくとも一つのセンサ端末が前記測定を一時的に中断して自己のセンサの異常の有無を診断する自己診断を実行し、自己診断結果を送信する第２のステップと、
前記センサ端末が、前記自己診断を完了すると前記センサが検出した値をデータに変換してメモリへ格納する測定に復帰する第３のステップと、
を含むことを特徴とする資源探査方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の資源探査方法であって、
前記センサは、
ＭＥＭＳ技術を適用した加速度センサを含み、
前記第１のステップは、
前記加速度センサが検出した加速度を加速度データに変換して前記メモリへ格納することを特徴とする資源探査方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の資源探査方法であって、
前記加速度センサは、
加えられた加速度に応じて変位する可動部を有し、
前記第２のステップは、
前記自己診断において、前記可動部の共振の強さを示すＱ値を測定し、Ｑ値の測定結果が所定の閾値未満であれば、当該センサ端末の自己診断結果を故障有りと判定することを特徴とする資源探査方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の資源探査方法であって、
前記加速度センサは、
前記可動部に第１の電極を設け、当該可動部に対向する位置に第２の電極を設け、前記第１の電極と第２の電極の静電容量をＤＣサーボ容量とし、
前記第１のステップは、
前記センサ端末の起動の際に、前記可動部に加わる重力加速度をキャンセルするためにＤＣサーボ容量に印加する電圧の最適値を検出し、前記最適値の電圧を前記メモリに格納し、
前記第２のステップは、
前記ＤＣサーボ容量に電圧パルスを印加することにより、可動部に共振を発生させて前記Ｑ値を測定し、
前記第３のステップは、
前記メモリに記憶しておいた最適値の電圧を、前記ＤＣサーボ容量に印加することを特徴とする資源探査方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の資源探査方法であって、
前記加速度センサは、
前記可動部に第１の電極を設け、当該可動部に対向する位置に第２の電極を設け、前記第１の電極と第２の電極の静電容量をＤＣサーボ容量とし、
前記第１のステップは、
前記センサ端末の起動の際に、前記可動部に加わる重力加速度をキャンセルするためにＤＣサーボ容量に印加する電圧の最適値を検出し、
前記第２のステップは、
前記ＤＣサーボ容量に電圧パルスを印加することにより、可動部に共振を発生させて前記Ｑ値を測定し、
前記第３のステップは、
前記可動部に加わる重力加速度をキャンセルするためのＤＣサーボ容量に印加する電圧の最適値を再度検出することを特徴とする資源探査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下に存在する石油やガス等の地震波探査に用いるセンサの自己診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下に存在する石油やガス等の資源分布を調査するために、地下の地質構造を把握する手法として、速度センサや加速度センサを用いて弾性波を捉え、そのデータを解析することで地質構造を把握することが広く行われている。石油やガスにおいて採掘容易な大型のリザーバ（石油又はガス貯留層）は既に発見又は開発されており、今後はより深度が深く、複雑な地層での探査が必要とされている。それらを実現するためにセンサの高感度化や高密度探査が重要であり、これに加えて市場からは低コストでのオペレーションが要求されている。
【０００３】
資源探査で広く用いられている手法の１つに、物理探査あるいは反射法地震探査と呼ばれる方法がある。原理的には人工震源（ダイナマイトや地面を震動させる起振車など）で生成した弾性波が、地層の界面、例えば、石油層、ガス層、水、岩石層などの界面で反射し、地表に戻ってくる反射波を、地表ないし坑井に設置した多数のセンサで加速度として検出し、それらの加速度データから貯留層イメージを構成するものである。
【０００４】
また、センサからデータを収集する方法として、ケーブル型システムの例が特許文献１に開示されている。本システムにおいては、センサが常時中央の制御装置に接続され、探査時に振動センサからの信号が、そのつど収集される仕組みになっている。この場合、制御装置は振動センサからの信号を取得し、センサの故障状況を判断することが容易になる。このため、振動を収集する処理の他に特別な自己診断モードを持つ必要はない。
【０００５】
資源探査システムでは、現在、２つの動きがある。一つはデバイスの変化であり、従来のコイル型のＧｅｏｐｈｏｎｅと違って、半導体回路と機構を含むＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた高感度センサが、実用化されつつある。
【０００６】
また、画像の解像度を上げるために、１システムで用いられるセンサ端末の台数が、現在主流の数万台から、今後１００万台に増加する。このように１００万台レベルのセンサをケーブルや光ファイバなどの有線で接続すると、ケーブル長が増加し、ケーブルの設置やデータの収集が困難になる。このため、ブラインドノーダル型の端末が登場している。ブラインドノーダル型の端末では、探査時は加速度データを端末内のメモリに蓄積し、探査が終了して端末が観測車に戻されたときに、まとめてデータを回収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２５８３１９号明細書
【特許文献２】特開昭６３−０２４１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＭＥＭＳ技術により製造されるセンサは小型で、大量生産が可能であるという利点を持っているが、製造プロセスが充分成熟していないため、プロセス起因によって、生産された素子毎に性能の個体差が生じる恐れがある。
【０００９】
また、資源が埋蔵されている場所は、砂漠、ジャングルやツンドラなど、過酷な環境に広く分布しているため、素子の使用履歴によっては個別の劣化が想定される。具体的には、経年劣化に加えて、探査現場における温度、湿度およびそれらの変化サイクル、さらには輸送に起因した振動、保管状態などで、ＭＥＭＳの機械機構の破損や劣化、チップや基板の変形、パッケージの真空度の低下などが起こる可能性がある。
【００１０】
しかしながら、ブラインドノーダル型の端末を用いた地震波探査においては、通常、多数のセンサ端末が設置されて振動を測定し、再度センサが回収されるまでには１ヶ月程度を要することがある。その間、センサ端末は加速度データを受信及び蓄積し続ける。
【００１１】
このため、センサ端末が測定中に故障した場合、故障が判明するのは回収後であり、故障後の期間の加速度データが取得できないことになる。したがって、多数のセンサ端末で故障が起きた場合、加速度データに多数の欠損が生じ、これを用いて再現した地下構造の画像の精度が大幅に低下することになる。
【００１２】
このようにセンサ端末がフィールドに設置された後に発生する故障を発見するために、センサ端末の自己診断を行う例が、特許文献２に開示されている。特許文献２の例ではセンサ端末の設置後に、自己診断監視装置とジオフォンが無線で接続され、自己試験操作を実行させる試験指令を送信し、自己診断監視装置が診断結果を収集する。その際、全てのセンサ端末の自己診断が終了した後に、地震波の発生および振動の受信を行っている。
【００１３】
この方法では、全センサ端末が自己診断を行い、その結果を監視装置に送信するまでの期間は地震波探査ができない。このため、自己診断を実施するたびに、地震波探査を中断する必要が生じ、一定の領域を探査するための期間が増加してしまうという問題があった。調査期間が長引くことは、調査に必要な作業員や装置の費用を含めた探査費用が増加することにつながる。
【００１４】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ブラインドノーダル型のセンサ端末を用いた地震波探査システムで、センサ端末が正常に稼働していることを探査期間中に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、複数のセンサ端末を探査対象領域に配置して、前記複数のセンサ端末が、振動源から発振された振動の反射波を測定する資源探査システムであって、前記センサ端末は、プロセッサと、メモリと、センサと、前記センサが検出した値をデータに変換して前記メモリへ格納する信号処理部と、通信部と、を有し、前記プロセッサは、所定のタイミングになると前記センサの異常の有無を検出する自己診断を実行し、自己診断結果情報を送信し、前記複数のセンサ端末は、前記反射波の測定をしている期間に、少なくとも一つのセンサ端末が前記測定を一時的に中断して自己のセンサの異常の有無を診断する自己診断を実行し、自己診断結果を送信する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＭＥＭＳセンサのように低価格で量産が可能なセンサを搭載した多数のブラインドノーダル型のセンサ端末を用いたシステムにおいて、センサ端末が正常に稼働していることを探査中に判定し、また必要であればセンサのキャリブレーションを行うことができる。このため、測定した加速度データの精度および信頼性を向上できる。また、全てのセンサ端末が自己診断だけを行う時間を特別に設ける必要が無いため、探査に要する時間を短縮することができ、探査コストを低減できる。また、性能は優れているが、実用化されて間もないＭＥＭＳセンサを容易に利用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】本発明の実施例を示し、資源探査システムの一例を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例を示し、資源探査の作業の流れと、加速度データの保存場所の例を示す図である。
【図２Ａ】本発明の実施例を示し、センサ端末の一例を示すブロック図である。
【図２Ｂ】本発明の実施例を示し、管理装置の一例を示すブロック図である。
【図３Ａ】本発明の実施例１を示し、センサ端末の敷設レイアウトの一例を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例を示し、振動測定及び自己診断処理のタイミングの第一の例を示す図である。
【図４Ａ】本発明の実施例を示し、ＭＥＭＳ加速度エレメントの断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例を示し、ＭＥＭＳチップのＡ−Ａ’断面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施例を示し、ＭＡＳＳ層の平面図である。
【図４Ｄ】本発明の実施例を示し、自己診断処理の一例を示し、電圧、静電容量と時刻の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例を示し、ＭＥＭＳ加速度エレメントと加速度信号処理部の電気的な接続の例を示すブロック図である。
【図６Ａ】本発明の実施例を示し、センサ端末の敷設レイアウトの第２の例を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施例を示し、振動測定及び自己診断処理のタイミングの第二の例を示す図である。
【図７】本発明の実施例を示し、センサ端末の振動測定、自己診断処理のタイミングの第三の例を示す図である。
【図８】本発明の実施例を示し、センサ端末の振動測定、自己診断処理及び診断結果送信のタイミングの第一の例を示す図である。
【図９】本発明の実施例を示し、センサ端末の振動測定、自己診断処理及び診断結果送信のタイミングの第二の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例を示し、自己診断結果を受信して、表示する画面の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例を示し、自己診断処理から、振動測定処理への切り替えの例を示す図である。
【図１２】本発明の実施例を示し、自己診断処理後にキャリブレーションを行った例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１Ａは、資源探査システムの例を示す図である。本発明のポイントを説明するために簡略化した構成で示しているが、現場での様々な要因により必ずしもセンサ端末や起振地点が図のように整然と配列しているわけではない。
【００２０】
起振車１００は１台ないし複数台で１つのグループを構成し、起振車群１０１ａとなって、起振地点１０２へ移動し、起振する。起振車群１０１ａは例えば４台の起振車１００から構成されてもよい。図１Ａでは起振地点として起振地点１０２を１点のみ示したが、図１に示した格子（図中破線）の交点すべてが起振地点であってもよい。このため、起振車群１０１ａは移動経路１０４ａを略直線に移動しながら、格子の各交点である起振地点で起振する。
【００２１】
起振車群１０１ａは、起振地点１０２まで移動して起振すると、Ｕターンして、移動経路１０４ｂを移動しながら起振する。このように、略直線の移動とＵターンを繰り返して、起振車群１０１ａは、事前に設定した起振地点、例えば、図１Ａに示した格子のすべての交点で起振する。起振地点は例えば５０ｍなどの予め決められた一定間隔で設定される。起振地点の位置は例えば衛星１０５からのＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）信号などにより特定される。
【００２２】
探査対象エリアの地域などに応じて、例えば１０万か所などの起振地点が設定される。起振地点が多いため、起振車群１０１ａを含めて複数の起振車群１０１（起振車群１０１ａを特定せず、図１Ａにおける起振車群を示す場合は起振車群１０１と記載する、他の符号の記載も同じである）を用いて探査対象エリアを複数に分割したり、影響が出ないように起振タイミングをずらしたり、起振波形に符号を付与することで同じ時期に探査してもよい。
【００２３】
また、起振車群１０１は、例えば２列などの複数の列であってもよい。探査対象エリアや起振地点の密度によっては、起振車群１０１が４台１列よりも２台２列の方が好ましい実施形態となる場合もある。また、起振車群１０１は、例えば起振車１００が１台であってもよい。起振車群１０１がいずれの構成であっても、起振車群１０１の振動エネルギーは予め測定され、記録されている。起振車群１０１ａは起振と移動を繰り返し、起振車群１０１ｂの位置に移動する。
【００２４】
起振車群１０１ｂの起振による振動は、岩石層などの地層と石油やガスが埋蔵されたリザーバ１１０との境界面などで反射され、反射波１１２ａとなってセンサ端末１０３で検出され、加速度波形データとして蓄積される。探査には必要のない振動であるが、起振車群１０１ｂからセンサ端末１０３まで地表を伝わる表面波１１１ａもある。
【００２５】
センサ端末１０３は、表面波１１１ａと反射波１１２ａの振動を加速度として検出する。公知または周知の例では、起振車群１０１ｂからセンサ端末１０３までの距離は、起振車群１０１ｂからリザーバ１１０を経てセンサ端末１０３までの距離よりも短いため、表面波１１１ａの振動による加速度１１１ｂは、反射波１１２ａの振動による加速度１１２ｂよりも、起振時点から早く検出され、値が大きい。このため、受信信号から地下の情報を示す反射波のみを取り出すことは容易である。
【００２６】
図１Ｂは、探査作業の流れと、加速度データの蓄積装置の関係を示したものである。本例ではブラインドノーダル型端末の処理を示しており、探査作業中に検出した反射波の加速度データをセンサ端末１０３内のメモリに蓄積していく。センサ端末数が十万台レベルまで増加し、またセンサ端末１０３の測定精度が高くなると、一つのセンサ端末１０３で取得するデータ量が増加するため、トータルのデータ量は膨大になる。このため、有線または無線通信容量の制限から探査作業中にすべてのセンサ端末１０３のデータを観測車１０６に送ることは困難なため、加速度データをセンサ端末１０３内に蓄積する必要がある。
【００２７】
図１Ａに示すようにセンサ端末１０３は、探査対象エリア内で複数配置される。起振地点と同様に、探査対象エリアの地域などに応じて、例えば１０万個のセンサ端末１０３が配置される。起振車群１０１の移動経路１０４と重複したエリアにセンサ端末１０３は配置されてもよく、起振車群１０１の移動経路１０４と重複しないエリアにセンサ端末１０３は配置されてもよい。なお、探査対象エリアは砂漠であってもよく、市街地などであってもよい。
【００２８】
図１Ｂは、資源探査の作業の流れと、加速度データの保存場所の一例を示す図である。センサ端末１０３は、起振車群１０１が最初の起振を開始する前に配置され（Ｔ０）、起振車群１０１が移動中または、起振中に配置され続け、起振車群１０１が最後の起振を終了すると回収される（Ｔ２）。あるいは、探査エリアを広げるべく、センサ端末１０３を順次張替ながら起振車群１０１による振動発生と、センサ端末１０３による測定を行う（Ｔ１）。このため、センサ端末１０３は、過酷な環境に長時間配置される可能性がある。
【００２９】
図１Ｂに示すように、センサ端末１０３が観測車１０６へ回収されたときに、メモリ内の加速度データは観測車１０６の中に設置した管理装置のストレージ装置に転送され（Ｔ３）、その後に分析される。
【００３０】
図２Ａは、センサ端末１０３の構成の一例を示すブロック図である。ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）加速度エレメント２０１は、ＭＥＭＳ技術によって形成された加速度エレメントであり、表面波１１１ａや反射波１１２ａなどのセンサ端末１０３に加わる振動を加速度として検出し、電気信号に変換する。なお、ＭＥＭＳ技術は、機械要素（センサやアクチュエータ）と電子回路をひとつの基板（プリント基板等）に実装する技術である。
【００３１】
ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１は高感度であるが、微細構造をとること、さらに、硬い材料がメカニカルに振動することから、外部からの影響など、強い衝撃だけでなく、急激な温度サイクルや高温や低温での運用など、により劣化や破損する可能性がある。
【００３２】
ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１は、外部からの振動が伝わる固定部と弾性体を介して結合された可動部を有し、外部振動に伴う例えば固定部と可動部の容量値の変化などから加速度を捕らえる。
【００３３】
これらの要因およびＭＥＭＳ加速度エレメント２０１の材質の特性やパッケージなどの問題により、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１は、例えば固定部と可動部の間の真空度が低下し、弾性体の弾性特定が変化する可能性がある。そして、検出可能な振動の最小幅が増大するなどの劣化、増大した最小幅が所定の閾値を超えたり、振動をまったく検出できなくなる破損に至る可能性がある。
【００３４】
なお、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１は、静電容量検出型の加速度センサに限定されるものではなく、他の構造であってもよいが、外部から加わる要因が異なる場合もある。
【００３５】
加速度信号処理部２０２は、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１が変換した加速度の電気信号を増幅し、増幅したアナログの電気信号からデジタル電気信号の加速度データへ変換し、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１の検出特性に応じてデジタル電気信号を補正する。すなわち、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１と加速度信号処理部２０２を合わせて、加速度センサが構成される。
【００３６】
また、加速度信号処理部２０２は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）であってもよい。加速度信号処理部２０２で変換された加速度データはメモリ２０５へ格納される。
【００３７】
外部Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２０３は、センサ端末１０３の外部と通信するインターフェイスであり、無線通信のインターフェイスであってもよいし、有線通信のインターフェイスであってもよいし、無線通信と有線通信の両方のインターフェイスであってもよい。外部Ｉ／Ｆ２０３は、探査作業中は観測車１０６の管理装置１０に対して、後述する自己診断結果情報を送信する。
【００３８】
センサ端末１０３が観測車１０６に回収された際は、メモリ２０５に蓄積した加速度データを観測車に設置し観測車のストレージ装置に転送する。また、外部Ｉ／Ｆ２０３は、環境センサ２０７の検出した値を送信してもよく、プロセッサ２０４から入力された情報を送信し、受信した情報をプロセッサ２０４へ出力してもよい。なお、図２Ａでは、センサ端末１０３に環境センサ２０７が実装された形態をとっているが、他の実装形態で同等のデータを取得する形でもよい。
【００３９】
プロセッサ２０４は、予め不揮発性記憶部（図示省略）に格納されたプログラムにしたがってセンサ端末１０３内の各部位を制御する。プロセッサ２０４は、加速度信号処理部２０２から外部Ｉ／Ｆ２０３へ加速度データを転送してもよいし、環境センサ２０７から外部Ｉ／Ｆ２０３へ値を転送してもよいし、これらの転送のためにメモリ２０５へ値を格納してもよい。
【００４０】
また、加速度信号処理部２０２、外部Ｉ／Ｆ２０３、ＧＰＳ受信部２０６、環境センサ２０７へ所定のパラメータを設定する必要がある場合、プロセッサ２０４は、プログラムにしたがってパラメータを設定してもよい。
【００４１】
プロセッサ２０４は、１つまたは複数のタイマを含んでもよい。タイマは予め設定された時刻からの時間をカウントするものでもよい。予め設定された時刻は、プロセッサ２０４を含むセンサ端末１０３の製造された時刻でもよいし、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１の製造された時刻でもよいし、特定の標準時刻でもよい。カウントする期間は、止まることなくカウントしてもよいし、通電期間だけカウントしてもよいし、予め設定された条件に基づきカウントを開始して停止してもよい。
【００４２】
メモリ２０５は、プロセッサ２０４のためのプログラムが格納されてもよく、プロセッサ２０４がプログラムを実行するために必要なデータが格納されてもよい。メモリ２０５は、加速度信号処理部２０２、ＧＰＳ受信部２０６、環境センサ２０７の出力する値が格納されてもよい。
【００４３】
さらに、メモリ２０５は、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１を識別するための情報としてセンサＩＤが格納されてもよい。さらに、メモリ２０５は、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１の感度の周波数特性が、数式、表、モデルなどとして格納されても良い。あるいは、情報の格納場所として、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１やセンサ端末１０３の製造会社、センサ端末１０３の保有会社、解析解釈を行う会社、石油会社などのローカルなデータベースやクラウドに、センサＩＤなどと紐づけし、データを保持しても良い。
【００４４】
センサ端末１０３が複数のＭＥＭＳ加速度エレメント２０１を含む場合、格納されるセンサＩＤは複数であってもよい。センサＩＤは、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１を識別するための情報ではなく、センサ端末１０３を識別するための情報であってもよい。
【００４５】
また、プロセッサ２０４はいわゆるマイコンであり、プロセッサ２０４がメモリを内蔵し、メモリ２０５に格納されるプログラムやデータは、プロセッサ２０４に内蔵されるメモリに格納されてもよい。
【００４６】
ＧＰＳ受信部２０６はＧＰＳ信号を受信して、センサ端末１０３の位置情報を出力する。プロセッサ２０４は、ＧＰＳ受信部２０６の出力する位置情報を、加速度信号処理部２０２や環境センサ２０７の出力する値とともに、メモリ２０５へ記憶してもよいし、外部Ｉ／Ｆ２０３で送信してもよい。
【００４７】
センサ端末１０３の位置情報は、センサ端末１０３が配置される際に別の装置で特定される場合は、ＧＰＳ受信部２０６は無い構成でもよい。また、ＧＰＳ受信部２０６はＧＰＳ信号を受信して、時刻同期をとる構成でもよい。
【００４８】
環境センサ２０７は、例えばＭＥＭＳ加速度エレメント２０１の温度あるいはセンサ端末１０３の外部の温度を検出する温度センサを含む。環境センサ２０７は、湿度センサを含んでもよく、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１とは別に加速度センサを含んでもよい。別の加速度センサはＭＥＭＳ加速度エレメント２０１とは同一の時期あるいは異なる時期、ないし、同一ロットあるいは異なるロットで製造された加速度センサであってもよいし、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１とは異なる構造の加速度センサであってもよい。
【００４９】
プロセッサ２０４は、加速度信号処理部２０２あるいは環境センサ２０７の出力する値と、予め設定された閾値とを比較し、出力する値が閾値を超えたと判定すると、加速度信号処理部２０２と環境センサ２０７とＧＰＳ受信部２０６から出力された値をタイマのカウントされた値とともにメモリ２０５へ格納したり、外部Ｉ／Ｆ２０３から送信してもよい。
【００５０】
また、プロセッサ２０４は、タイマのカウントが予め設定された間隔の値となったときに、これらから出力された値をタイマのカウントされた値とともにメモリ２０５へ格納したり、外部Ｉ／Ｆ２０３から送信してもよい。なお、電池２０８は、センサ端末内の各回路に電源を供給する。
【００５１】
図２Ｂは、観測車１０６に配置される管理装置１０の一例を示すブロック図である。管理装置１０は、探査対象エリアに配置されたセンサ端末１０３を管理する。
【００５２】
管理装置１０は、プロセッサ１１と、メモリ２０と、ストレージ装置３０と、外部Ｉ／Ｆ１２と、入力装置１３と、表示装置１４を含む計算機である。
【００５３】
外部Ｉ／Ｆ１２は、管理装置１０の外部と通信するインターフェイスであり、無線通信のインターフェイスであってもよいし、有線通信のインターフェイスであってもよいし、無線通信と有線通信の両方のインターフェイスであってもよい。外部Ｉ／Ｆ１２は、探査作業中はセンサ端末１０３からの自己診断結果情報を受信する。なお、外部Ｉ／Ｆ１２は、センサ端末１０３から位置情報（ＧＰＳ情報）や環境情報（環境センサ２０７の測定データ）を受信しても良い。
【００５４】
入力装置１３はキーボードやマウスあるいはタッチパネルで構成され、管理装置１０の利用者の操作を受け付ける。表示装置１４は、ディスプレイなどで構成され、プロセッサ１１の処理結果を表示する。
【００５５】
メモリ２０には、センサ端末管理部２１がプログラムとしてロードされ、プロセッサ１１によって実行される。センサ端末管理部２１は、後述するように、センサ端末１０３受信した自己診断結果情報に基づいて、各センサ端末１０３の稼働状態を管理する。センサ端末管理部２１は、受信した自己診断結果情報をストレージ装置３０に格納し、各センサ端末１０３の稼働状態を示すセンサ稼働データ３１を更新する。
【００５６】
プロセッサ１１は、各機能部のプログラムに従って処理することによって、所定の機能を提供する機能部として稼働する。例えば、プロセッサ１１は、センサ端末管理プログラムに従って処理することでセンサ端末管理部２１として機能する。他のプログラムについても同様である。さらに、プロセッサ１１は、各プログラムが実行する複数の処理のそれぞれの機能を提供する機能部としても稼働する。計算機及び計算機システムは、これらの機能部を含む装置及びシステムである。
【００５７】
図３Ａは、センサ端末１０３を探査フィールドＳＦに敷設したイメージの例を示す図である。探査においては、石油会社など依頼主から指摘された探査エリアや時期に対して、探査サービス会社は保有するセンサ端末１０３や起振車１００に応じた探査計画を設計する。即ち、いつ、どのようなレイアウトでセンサ端末１０３を敷設して、どのような起振地点１０２で起振するかの仕様、である。この時、大規模探査などセンサ端末１０３の数が足りない場合には、順次センサ端末１０３を張り替えることで所定の探査エリアをカバーすることが広く行われている。
【００５８】
本発明のブラインドノーダルと呼ばれる形態では、センサ端末１０３自身に電池２０８とメモリ２０５を有し、探査期間中、加速度データを記憶して、センサ端末１０３の回収時に、それらのデータを管理装置１０へ転送する。ブラインドノーダルの形態は、ケーブル接続が困難な立地、例えば川があるなどや、センサ端末１０３の数が膨大でケーブルの取り扱いが煩雑になるケースなどで利用される。
【００５９】
図３Ｂは、センサ端末１０３の振動測定及び自己診断処理のタイミングの第一の例を示す図である。起振車群１０１は移動経路１０４を移動し、センサ端末１０３付近の各起振地点＃（１，１）から＃（Ｍ，Ｎ）までで順次停止し、起振（図中Ｓ）を行い、これらの点に配置されたセンサ端末１０３は反射波１１２ａの加速度を測定する（Ｒｅｃｅｉｖｅ）。
【００６０】
本実施例では時刻ｔ１において、地点＃（１，１）で起振を行う際、＃（１，１）に配置されているセンサ端末１０３で自己診断処理（図中ＱＣ）を行う。続いて、時刻ｔ２において、起振車１００が地点＃（１，２）で起振を行う際、＃（１，２）に配置されているセンサ端末１０３で自己診断処理を行う。これを地点＃（Ｍ，Ｎ）まで繰り返す。
【００６１】
このようにして、振動の測定中に、一つのセンサ端末１０３が測定を一時的に中断して自己診断処理を順次行うことにより、多数のブラインドノーダル型のセンサ端末１０３が正常に稼働していることを探査中に検出することができ、測定したデータの信頼性を維持できる。また、全センサ端末１０３が自己診断処理だけを行う時間が無いため、探査に要する時間を短縮することができ、探査コストを低減できる。
【００６２】
なお、上記第一の例では、センサ端末１０３が自己診断処理を開始する時刻をずらして設定することで、センサ端末１０３の自己診断処理の期間が、他のセンサ端末１０３の自己診断処理の期間と重複するのを防いだが、これに限定されるものではない。例えば、管理装置１０が、センサ端末１０３に対して自己診断処理の開始を指令してもよく、自己診断処理の期間が重複しないように自己診断処理の開始時期を順次ずらして指令することができる。
【００６３】
図４Ａ〜図４ＤはＭＥＭＳ加速度エレメント２０１の構造図と、自己診断処理の例を示す図である。
【００６４】
図４ＡにＭＥＭＳ加速度エレメント２０１の断面図を示す。セラミックやプラスチックからなるパッケージの内部にＳｉ等の材料を積層して構成されるＭＥＭＳチップ４０１を銀ペースト等で接着する。図には示さないが、ＭＥＭＳチップ４０１上の電極端子はワイヤボンディングやパッケージ内の配線を解して、パッケージの電極端子へ電気的に接続される。なお、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１には加速度信号処理部２０２が実装されても良い。
【００６５】
図４ＢにＭＥＭＳチップ４０１の断面図を示す。本図は図４Ｃに示すＡ−Ａ’断面図である。本実施例では、ベース層（ＢＡＳＥ）と、錘層（ＭＡＳＳ）と、キャップ層（ＣＡＰ）の三層のＳｉチップで構成した例を示している。ＭＡＳＳ層に形成された可動錘は導電性であり、ＣＡＰ層に形成された対向電極との間で静電容量を構成する。
【００６６】
図４ＣにＭＥＭＳチップ４０１内のＭＡＳＳ層の平面図を示す。ＭＡＳＳ層では可動錘４０２が、バネ４０３を解してアンカー部４０４に接続される。アンカー部４０４はベース層、キャップ層と接合されて固定される。なお、接合部の図示は省略した。
【００６７】
可動錘４０２と、バネ４０３は他の層とは接合されない。図４Ｂの断面図において、上から下の向きに外部から加速度が印加されるとバネ４０３に対して、錘層（ＭＡＳＳ層）の図中右側の部分が左側の部分よりも重いため、右側は下に変位し、左側は上に変位する。
【００６８】
図中にはＭＡＳＳ層と対向するキャップ層に配置された６個の固定電極のパターンを点線で示している。対となる加速度検出用容量のうち左右の容量をそれぞれＣＳＬ、ＣＳＲとする。同様にＤＣサーボ用容量ＣＤＬ、ＣＤＲとＡＣサーボ用容量ＣＡＬ、ＣＡＲが形成されている。
【００６９】
上記の加速度が加えられた場合、容量ＣＳＬ、ＣＤＬ、ＣＡＬが増加し、容量ＣＳＲ、ＣＤＲ、ＣＡＲが減少する。振動測定中はこれらの容量変化を測定することにより、加速度を測定する。
【００７０】
図４Ｄは自己診断処理の一例を示し、電圧、静電容量と時刻の関係を示すグラフである。ＤＣサーボ用容量ＣＤＲ端子（ＤＲ）に印加される電圧ＶＤＲを縦軸に示している。可動電極（ＭＡＳＳ層）側に電圧ＶＬを印加し、ＤＣサーボ用容量ＣＤＲ端子（ＤＲ）に電圧ＶＨを印加する（ただし、ＶＨ＞ＶＬ）。
【００７１】
すると、可動電極とＣＤＲ端子間にＶＨ−ＶＬの電圧が印加され、両者は静電気力で引き合って可動電極と固定電極間の距離が減少する。このため、加速度検出用容量ＣＳＲは定常時のＣ０から、Ｃ１に増加する。
【００７２】
ここで、電圧ＶＤＲを瞬時にＶＬに戻すと、錘（可動電極）に印加される静電気力が０になるため、可動錘（ＭＡＳＳ層）は固定電極（ＣＡＰ層）から遠ざかり、共振周波数ｆ０で振動を始める。すなわち、ＤＣサーボ用容量ＣＤＲ端子（ＤＲ）に電圧ＶＬとなる電圧パルスを加えることで可動錘（ＭＡＳＳ層）を共振させる。
【００７３】
このときの容量変化を図４Ｄの下部に示すが、容量変化ΔＣがｅ分の１になるまでの時間をτとすると、共振の強さを示すＱ値はＱ＝π・τ・ｆ０で算出される値になる。
【００７４】
このＱ値が大きいほど、センサの自己ノイズが小さくなり、センサとしての性能が高い。本実施例の資源探査に用いられるＭＥＭＳセンサでは、可動錘（ＭＡＳＳ層）とその周囲の気体の間の抵抗を下げ、Ｑ値を高めるため、可動層の周囲の気体の圧力を下げることが多い。
【００７５】
このため、ＭＥＭＳチップ４０１の製造時、またはパッケージの生産時にキャビティ内部を真空引きするプロセスが用いられる。しかしながら、ＭＥＭＳセンサを長期間、高温・多湿などの過酷環境で使用した際の劣化によって真空度が低下し、Ｑ値が下がってくる場合がある。本手法で、Ｑ値を測定し、規定値との大小を比較することにより、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１の故障を診断することが可能となる。例えば、測定されたＱ値が規定値（閾値）未満であれば、プロセッサ２０４は当該センサ端末１０３を故障有りと判定することができる。
【００７６】
図５にＭＥＭＳ加速度エレメント２０１と、これを制御する加速度信号処理部２０２のブロック図を示す。
【００７７】
ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１は可動電極（ＭＡＳＳ層）が電気的に出力電極１（Ｏ１）と出力電極２（Ｏ２）に分かれており、それらと固定電極（ＣＡＰ層）との間に６個の静電容量（ＣＳＬ〜ＣＡＲ）が形成されている。
【００７８】
左右の加速度検出用容量ＣＳＬ、ＣＳＲは入力端子ＳＬ、ＳＲとＯ１の間に形成される。ＤＣサーボ用容量ＣＤＬ、ＣＤＲは入力端子ＤＬ、ＤＲとＯ２の間に形成される。ＡＣサーボ用容量ＣＡＬ、ＣＡＲも入力端子ＡＬ、ＡＲとＯ２の間に形成される。出力端子Ｏ１はＡＳＩＣ中のオペアンプの入力端子に接続され、出力端子Ｏ２はＤＣバイアス電圧ＶＢ３に接続される。
【００７９】
入力端子ＳＬ、ＳＲは相補の変調クロックが入力される。入力端子ＤＬ、ＤＲにはＤＣサーボ制御部からの制御電圧が印加される。入力端子ＡＬ、ＡＲには１ｂｉｔ  Ｄ／Ａ変換器の出力電圧が印加される。
【００８０】
ＡＳＩＣで構成される加速度信号処理部２０２においては、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１から入力される加速度に比例した電荷量が、入力初段にオペアンプとフィードバック抵抗ＲＦ、容量ＣＦで形成されるチャージアンプで増幅される。これをさらに、アンプ、アナログフィルタで処理した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル化される。これを復調器に入力し、ＡＣサーボ制御回路で処理した後、１ｂｉｔ量子化器と１ｂｉｔ  Ｄ／Ａ変換器で密度変調され、入力端子ＡＬ、ＡＲに印加される。
【００８１】
このフィードバック電圧がＤＣサーボ用容量に印加されると、可動電極（ＭＡＳＳ層）に入力加速度を打ち消す力が発生し、可動電極（ＭＡＳＳ層）はほぼ静止したまま稼働するようにフィードバック制御される。また、１ｂｉｔ量子化器の出力が、デジタルフィルタに入力され、加速度データとして出力される。
【００８２】
図６Ａは、センサ端末１０３を探査フィールドに敷設したイメージの第二の例を示す図である。ここでは探査フィールドをＳＦ１、ＳＦ２の二つの領域に分割している。図６Ｂは、センサ端末１０３の振動測定と、自己診断処理のタイミングの第二の例を示す図である。
【００８３】
起振車群１０１は初めに探査フィールドＳＦ１において、移動経路１０４を移動し、センサ端末１０３付近の各起振地点＃（１、１）から＃（Ｍ、Ｎ）までで順次停止し、起振（図中Ｓ）を行う。その後、探査フィールドＳＦ２において、同様に移動経路１０４を移動し、端末付近の各起振地点＃（１、１）から＃（Ｍ、Ｎ）までで順次停止し、起振（図中Ｓ）を行う。探査フィールドＳＦ１、ＳＦ２に配置されたセンサ端末１０３は反射波の加速度を測定する（Ｒｅｃｅｉｖｅ）。
【００８４】
本第二の例では時刻ｔ１において、探査フィールドＳＦ１内の地点＃（１、１）で起振を行う際、探査フィールドＳＦ１およびＳＦ２内の地点＃（１、１）に配置されているセンサ端末１０３で自己診断処理（ＱＣ）を行う。続いて、時刻ｔ２において、起振車がＳＦ１内の地点＃（１、２）で起振を行う際、ＳＦ１およびＳＦ２内の＃（１、２）に配置されているセンサ端末１０３で自己診断処理を行う。これをＳＦ１の地点＃（Ｍ、Ｎ）まで繰り返す。
【００８５】
さらに、時刻ｔＭＮ＋１において、起振車群１０１が探査フィールドＳＦ２内の地点＃（１、１）で起振を行う際、探査フィールドＳＦ１およびＳＦ２内の地点＃（１、１）に配置されているセンサ端末１０３で自己診断処理（ＱＣ）を行う。続いて、時刻ｔＭＮ＋２において、起振車群１０１が探査フィールドＳＦ２内の地点＃（１、２）で起振を行う際、探査フィールドＳＦ１およびＳＦ２内の＃（１、２）に配置されているセンサ端末１０３で自己診断処理を行う。これを探査フィールドＳＦ２の地点＃（Ｍ、Ｎ）まで繰り返す。
【００８６】
このようにして、センサ端末１０３は振動測定中に、所定の時間が経過する度に一時的に測定を中断して自己診断処理を順次行うことにより、多数のブラインドノーダル型のセンサ端末１０３が正常に稼働していることを反射波１１２ａの探査中に検出することができ、測定した加速度データの信頼性を維持できる。
【００８７】
また、全センサ端末１０３が自己診断処理だけを行う時間が無いため、探査に要する時間を短縮することができ、探査コストを低減できる。また、本第二の例では、全体の測定期間内に自己診断を行う頻度を第一の例の２倍に増やすことができるため、測定した加速度データの信頼性をより高めることができる。
【００８８】
なお、上記第二の例では、２つの探査フィールドＳＦ１、ＳＦ２内でセンサ端末１０３が自己診断処理を開始する時刻をずらして設定することで、センサ端末１０３の自己診断処理の期間が、他のセンサ端末１０３の自己診断処理の期間と重複するのを防いだが、これに限定されるものではない。上記第一の例と同様に管理装置１０が、センサ端末１０３に対して自己診断処理の開始を指令してもよく、自己診断処理の期間が重複しないように自己診断処理の開始時期を順次ずらして指令することができる。
【００８９】
図７は、センサ端末１０３の振動測定と、自己診断処理のタイミングの第三の例を示す図である。探査フィールドにおけるセンサ端末１０３の配置および起振車群１０１の動きは図６Ａと同様である。
【００９０】
起振車群１０１は初めに探査フィールドＳＦ１において、移動経路１０４を移動し、センサ端末１０３付近の各起振地点＃（１、１）から＃（Ｍ、Ｎ）までで順次停止し、起振（図中Ｓ）を行う。その後、起振車群１０１は、探査フィールドＳＦ２において、同様に移動経路１０４を移動し、センサ端末１０３付近の各起振地点＃（１、１）から＃（Ｍ、Ｎ）までで順次停止し、起振（図中Ｓ）を行う。探査フィールドＳＦ１、ＳＦ２に配置されたセンサ端末１０３は反射波１１２ａの加速度を測定する（Ｒｅｃｅｉｖｅ）。
【００９１】
本第三の例では時刻ｔ１において、起振車群１０１が探査フィールドＳＦ１内の地点＃（１、１）で起振を行う際、探査フィールドＳＦ１内の地点＃（１、１）に配置されているセンサ端末１０３で自己診断処理（ＱＣ）を行う。
【００９２】
続いて、時刻ｔ２において、起振車群１０１がＳＦ１内の地点＃（１、２）で起振を行う際、ＳＦ２内の＃（１、１）に配置されているセンサ端末１０３で自己診断処理を行う。時刻ｔ３において、起振車群１０１が探査フィールドＳＦ１内の地点＃（１、３）で起振を行う際、探査フィールドＳＦ１内の地点＃（１、２）に配置されているセンサ端末１０３で自己診断処理（ＱＣ）を行う。
【００９３】
続いて、時刻ｔ４において、起振車群１０１がＳＦ１内の地点＃（１、４）で起振を行う際、探査フィールドＳＦ２内の＃（１、２）に配置されているセンサ端末１０３で自己診断処理を行う。時刻ｔ２ＭＮ−１において、起振車群１０１が探査フィールドＳＦ２内の地点＃（Ｍ、Ｎ）で起振を行う際、探査フィールドＳＦ１の地点＃（Ｍ、Ｎ）に配置されているセンサ端末１０３で自己診断処理（ＱＣ）を行う。
【００９４】
続いて、時刻ｔ２ＭＮにおいて、起振車群１０１が探査フィールドＳＦ２内の地点＃（Ｍ、Ｎ）で起振を行う際、探査フィールドＳＦ２内の＃（Ｍ、Ｎ）に配置されているセンサ端末で自己診断処理を行う。すなわち探査フィールドＳＦ１とＳＦ２にあるセンサ端末１０３が地点＃（１、１）から＃（Ｍ、Ｎ）まで交互に自己診断を実施する。
【００９５】
このようにして振動測定中に自己診断処理を順次行うことにより、多数のブラインドノーダル型のセンサ端末１０３が正常に稼働していることを探査中に検出することができ、測定した加速度データの信頼性を維持できる。また、全てのセンサ端末１０３が自己診断処理だけを行う時間が無いため、探査に要する時間を短縮することができ、探査コストを低減できる。
【００９６】
また、自己診断処理を行うセンサ端末１０３は加速度データが測定できず、加速度データの欠損が発生するが、本第三の例では連続して自己診断処理を行う端末が隣接しないため、欠損データが空間的に分散され、データ品質の劣化が小さくなるという利点がある。
【００９７】
なお、上記第三の例では、２つの探査フィールドＳＦ１、ＳＦ２間でセンサ端末１０３が自己診断処理を開始する時刻をずらして設定することで、センサ端末１０３の自己診断処理の期間が、他のセンサ端末１０３の自己診断処理の期間と重複するのを防いだが、これに限定されるものではない。上記第一の例と同様に管理装置１０が、２つの探査フィールドＳＦ１、ＳＦ２のセンサ端末１０３に対して自己診断処理の開始を指令してもよく、自己診断処理の期間が重複しないように自己診断処理の開始時期を順次ずらして指令することができる。
【００９８】
図８は図３Ｂに示すセンサ端末１０３の振動測定、自己診断処理の第一の例においてセンサ端末１０３から観測車１０６の管理装置１０への自己診断結果情報を送信するタイミングを示した第一の例である。本第一の例ではセンサ端末１０３が自己診断処理ＱＣを行った後、故障なしＯＫまたは故障ありＮＧのどちらの場合でも、対応した信号（自己診断結果情報）を送信する。なお、自己診断結果情報には、センサ端末１０３の識別子が含まれる。
【００９９】
本第一の例では、センサ端末１０３のプロセッサ２０４が故障している場合には、ＯＫ／ＮＧどちらの信号も送信されないため、観測車１０６の管理装置１０でプロセッサ２０４に起因するセンサ端末１０３の故障を把握することができる利点がある。なお、センサ端末１０３が送信する自己診断結果情報には、センサ端末１０３の識別子を含む。
【０１００】
一方、図９は図３Ｂに示すセンサ端末１０３の振動測定、自己診断処理の第一の例においてセンサ端末１０３から観測車１０６の管理装置１０への自己診断結果を送信するタイミングを示した第二の例である。
【０１０１】
本第二の例ではセンサ端末１０３が自己診断処理ＱＣを行った後、故障ありＮＧの場合のみ、ＮＧの信号を管理装置１０へ送信する。本第二の例では、センサ端末１０３のプロセッサ２０４が故障している場合には故障検知ができないが、送信電力が低減し、電池２０８の寿命を延長することが可能である。またＭＥＭＳ加速度エレメント２０１に比較するとプロセッサ２０４は純粋な電子回路であり、故障確率は小さいと考えられる。
【０１０２】
図１０は観測車１０６の管理装置１０でセンサ端末１０３からＯＫ／ＮＧの信号（自己診断結果情報）を受信した後、その結果を表示する画面を示している。
【０１０３】
表示装置１４（ディスプレイ）上のウィンドウ１００１の中に、センサ端末１０３の配置レイアウトを示す領域１００２と、故障端末リストを示す領域１００４が配置されている。
【０１０４】
管理装置１０のセンサ端末管理部２１は、センサ端末１０３から受信した自己診断結果情報と位置情報に基づいてセンサ稼働データ３１を生成し、センサ稼働データ３１からウィンドウ１００１を生成し、表示装置１４に表示する。
【０１０５】
なお、位置情報は、センサ端末１０３のＧＰＳ信号から予め取得しておいても良いし、他の装置から予め取得しておくことができる。管理装置１０のセンサ端末管理部２１は、センサ端末１０３の識別子と、位置情報と、自己診断結果情報と、タイムスタンプ等を格納しておけば良い。
【０１０６】
センサ端末１０３のレイアウト（配置状況）を表示する領域１００２には＃（１、１）から＃（Ｉ、Ｊ）までの位置と、その場所のセンサ端末１０３を示すアイコン１００３が配置される。図示の例ではＩ＝Ｊ＝４で、＃（１、４）にあるセンサ端末１０３が故障した例を示しており、同端末のアイコン１００３上に×印を付加するとともに、故障端末リストを表示する領域１００４に＃（１、４）と表示している。
【０１０７】
このように管理装置１０はセンサ端末１０３の配置レイアウトと故障端末リストで故障したセンサ端末１０３を表示装置１４のウィンドウ１００１へ表示することで、故障端末の位置を直感的に理解することが可能となる。
【０１０８】
管理装置１０の利用者は、故障端末が判明したら、該当するセンサ端末１０３をすぐに交換してもよいし、故障端末数が少なく、測定結果に与える影響が小さいと考えられる間はそのまま探査を継続し、故障端末数が一定値を越えたら交換してもよい。
【０１０９】
図１１は、センサ端末１０３の起動時、受信時、自己診断時に行われる処理の一例を示す図である。
【０１１０】
センサ端末１０３の起動時には加速度信号処理部２０２（ＡＳＩＣ）によってＤＣサーボ用の電圧ＶＤＲの調整が行われる。ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１は探査フィールドに配置された状態で、地球の重力加速度を受けるため、図４Ｃに示す錘の重い側（ＭＡＳＳ層の右側）の部分がバネを中心にして傾いた状態となる。
【０１１１】
この状態で微小な加速度を測定すると、測定値の非線形性が大きいため、ＤＣサーボ用容量ＣＤＬ、ＣＤＲの両端にＤＣサーボ電圧ＶＤＬ、ＶＤＲを印加して、静電気力で錘（ＭＡＳＳ層）をほぼ水平に制御する。本実施例ではＤＣサーボ電圧ＶＤＲのみを印加した例を示すが、加速度信号処理部２０２（ＡＳＩＣ）はＤＣサーボ電圧ＶＤＲを増減しながら、加速度検出用容量ＣＳＬとＣＳＲの値が一定値Ｃ０で等しくなるようにフィードバック制御を行って、ＤＣサーボ電圧ＶＤＲの最適値Ｖ０を決定し、この最適値Ｖ０をメモリ２０５に記憶しておく。
【０１１２】
センサ端末１０３が振動の受信処理を行う際には、ＤＣサーボ電圧ＶＤＲはＶ０とし、重力加速度がキャンセルされた状態で保たれる。
【０１１３】
一方、図４Ｄに示した自己診断処理時には、先に述べたようにＤＣサーボ電圧ＶＤＲの値を一旦、ＶＨに上げた後、短時間でＶＬに下げることで、錘（ＭＡＳＳ層）に共振周波数で振動を加える。このとき加速度検出用容量ＣＳＲは、図１１に示すように共振周波数ｆ０で振動する。プロセッサ１１は、この振動の減衰定数を算出することにより共振のＱ値を測定し、故障の有無を判断する。
【０１１４】
自己診断処理が終了した後、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１を受信状態に復帰する際には、メモリ２０５に保存しておいたＶ０の値を読み出し、ＤＣサーボ電圧ＶＤＲとして印加する。これにより、ＤＣサーボ電圧ＶＤＲの最適化処理を行う必要がなくなるため、復帰処理を短時間に行うことが可能になる。
【０１１５】
図１２には、センサ端末１０３の起動時、受信時、自己診断時、キャリブレーション時の処理の一例を示す。センサ端末１０３を苛酷な環境で使用した場合、ＭＥＭＳ加速度エレメント２０１の特性が時間とともに変わってくる場合がある。
【０１１６】
たとえば、高温によって錘（ＭＡＳＳ層）にそりが生じ、ペアとなる静電容量のバランスが悪くなる恐れがある。このような場合については、自己診断から受信処理への復帰前に、ＤＣサーボの調整を再度実施し、キャリブレーションすることが有効である。なお、キャリブレーションの方法は本実施例で説明した手法に限定されない。本手法を用いると、探査フィールドでの作業中にＭＥＭＳ加速度エレメント２０１の特性が変化しても、これを補正し、精度の高い加速度データを取得可能になる。
【０１１７】
以上のように、本実施例によれば、起振車１００が地表に与えた振動の反射波１１２ａを複数のセンサ端末１０３で測定する資源探査システムで、探査対象エリアのセンサ端末１０３のうち少なくとも一つが自己診断処理を実行し、他のセンサ端末１０３が反射波１１２ａの測定を継続する。そして、センサ端末１０３は自己診断の結果、少なくとも故障を含む自己診断結果情報を管理装置１０へ送信する。管理装置１０では、予め取得したセンサ端末１０３の位置情報と、受信した自己診断結果情報から、センサ稼働データ３１を更新して故障端末リストを含むウィンドウ１００１を出力することができる。
【０１１８】
ＭＥＭＳセンサのように低価格で量産が可能なＭＥＭＳ加速度エレメント２０１を搭載した多数のブラインドノーダル型のセンサ端末１０３を用いた資源探査システムにおいて、センサ端末１０３が正常に稼働していることを探査中に判定し、また必要であればセンサのキャリブレーションを行うことができる。
【０１１９】
このため、測定した加速度データの精度および信頼性を向上できる。また、全てのセンサ端末１０３が自己診断だけを行う時間を特別に設ける必要が無いため、探査に要する時間を短縮することができ、探査コストを低減できる。また、性能は優れているが、実用化されて間もないＭＥＭＳセンサを容易に利用することが可能になる。
【０１２０】
＜まとめ＞
上記実施例では、可動錘４０２を共振させて共振の強さを示すＱ値を、静電容量の変化から測定する例を示したが、これに限定されるものではなく、可動錘４０２の変位を測定できれば良いので、例えば、磁場の変化やレーザー光線による測距等で変位を測定してもよい。
【０１２１】
上記実施例では振動源として起振車１００を用いる例を示したが、これに限定されるものではなく、爆発物などを用いることができる。
【０１２２】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、又は置換のいずれもが、単独で、又は組み合わせても適用可能である。
【０１２３】
また、上記の各構成、機能、処理部、及び処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、及び機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【０１２４】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
１０  管理装置
１００  起振車
１０１  起振車群
１０２  起振地点
１０３  センサ端末
１０４  移動経路
１０５  衛星
１０６  観測車
２０１  ＭＥＭＳ加速度エレメント
２０２  加速度信号処理部
２０３  外部Ｉ／Ｆ
２０４  プロセッサ
２０５  メモリ
２０６  ＧＰＳ受信部
２０７  環境センサ
２０８  電池
４０１  ＭＥＭＳチップ
４０２  可動錘
４０３  バネ
４０４  アンカー部
ＣＳＬ、ＣＳＲ  加速度検出用容量
ＣＤＬ、ＣＤＲ  ＤＣサーボ用容量
ＣＡＬ、ＣＡＲ  ＡＣサーボ用容量
ＳＬ、ＳＲ  検出入力端子
ＤＬ、ＤＲ  ＤＣサーボ入力端子
ＡＬ、ＡＲ  ＡＣサーボ入力端子
ＶＤＲ  ＤＣサーボ電圧
１００１  ウィンドウ
１００２  端末レイアウト領域
１００３  端末アイコン
１００４  故障端末リスト
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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