(57)【要約】【目的】一箇所への設置で複数枚の窓ガラスを監視でき、発生した音響波と振動波がガラス破壊によるものか否かを確実に区別する。【構成】  振動波の高域周波数成分と振動波の低域周波数成分の各強度の対数値における差分Ｖｄｉｆｆを縦軸とし、音響信号の所定周波数成分が所定の閾値Ｔｈｄ１を上回った時点から、Ｔｈｄ１より小さな閾値Ｔｈｄ２以下になる区間の音響信号の累積値Ｓを横軸とし、データをプロットする。ガラス破壊時のデータ（□）では、差分Ｖｄｉｆｆが０付近に集中し、差分Ｖｄｉｆｆと累積値Ｓの間には正の相関関係があるため、ガラス破壊以外の事象のデータ（○）と識別関数Ｓ＝ａ×Ｖｄｉｆｆ＋ｂ（ａ＞０）で識別できる。【選択図】図１
2005190146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスが破壊されたときに発生する振動波及び音響波によりガラスの破壊を検出するガラス破壊検出装置において、
振動波を検出して振動信号を出力する振動波検出手段と、
音響波を検出して音響信号を出力する音響波検出手段と、
前記振動信号の強度と前記音響信号の強度との相関関係に基づく判定を少なくとも含む判定によってガラス破壊を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするガラス破壊検出装置。
【請求項２】
前記相関関係は、前記振動信号の高域周波数成分の強度と前記振動信号の低域周波数成分の強度の強度比と、前記音響信号の所定周波数成分の強度が所定値以上である継続状態を表す継続度との相関関係であることを特徴とする請求項１記載のガラス破壊検出装置。
【請求項３】
前記相関関係は、前記振動信号の高域周波数成分の強度と前記音響信号の低域周波数成分の強度の強度比と、前記音響信号の所定周波数成分の強度が所定値以上である継続状態を表す継続度との相関関係であることを特徴とする請求項１記載のガラス破壊検出装置。
【請求項４】
前記振動信号の高周波数帯域は前記音響信号の所定周波数を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のガラス破壊検出装置。
【請求項５】
前記判定手段は、測定された継続度が、前記強度比と前記継続度の関係を示す識別関数及び測定された強度比から得られた前記継続度の値を超えた場合にガラス破壊の発生を判定する請求項２乃至４に記載のガラス破壊検出装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記継続度が所定の値よりも大きくかつ前記音響信号の所定周波数成分が最大になった時の前記音響信号の高域周波数成分が所定の値を超えた場合に、前記強度比と前記継続度の関係を示す識別関数及び測定された強度比から得られた前記継続度の値と測定された継続度とを比較し、測定された継続度の方が大きい場合にガラス破壊の発生を判定する請求項２乃至４に記載のガラス破壊検出装置。
【請求項７】
前記音響信号の継続度は、前記音響信号の所定周波数成分の強度が前記所定値以上である継続時間である請求項２乃至６に記載のガラス破壊検出装置。
【請求項８】
前記音響信号の継続度は、前記音響信号の所定周波数成分の強度が前記所定値を超えてからの当該強度の累積値である請求項２乃至６に記載のガラス破壊検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８に記載のガラス破壊検出装置であって、ガラスを支持する構造部材に少なくとも前記振動波検出手段が取り付けられ、前記構造部材から振動波を検出することを特徴とするガラス破壊検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物のガラスやショーケースのガラスが破壊されたことを検出して警報を発するガラス破壊検出装置に関し、ガラスが破壊されたときに発生する振動波及び音響波を利用してガラスの破壊を検出するガラス破壊検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築物の窓等に使用されているガラスを破壊して内部に侵入する空き巣等による被害が多発している。また、建造物の内部に設置されたショーケースのガラスを破壊してショーケース内の商品や貴重品を盗む窃盗犯による被害も多く報告されている。
【０００３】
このような被害を防ぐために、ガラスが破壊されたことを検出するガラス被壊検出装置が用いられている。ガラス破壊検出装置は、ガラスが破壊されたことを検出すると、警報を発したり外部の警備センター等へ通信回線を介して通報する等の機能を有している。
【０００４】
ガラス破壊を検出する装置には、接触型センサを用いたタイプと非接触型センサを用いたタイプの２つのタイプが知られている。
接触型センサを用いたタイプは、特許文献１に示すように、ガラス面に圧電振動素子を貼り付け、ガラスに衝撃が加えられたときに発生する高い周波数成分（１００ｋＨｚ〜）の強度の特性に基づいて、ガラスが破壊されるに至ったか否かを判別し、ガラス破壊を検出している。
【０００５】
一方、非接触型センサを用いたタイプは、天井や壁などのガラスから離れた所にマイクロホンを設置し、マイクロホンに入力される音響信号を分析することによりガラスの破壊を検出するものである。例えば、特許文献２では、ガラスが割れた瞬間のガラス面のたわみに起因する低い周波数（５０〜１００Ｈｚ）とガラスが割れたことに起因する高い周波数（５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）が同時に発生したことに基づき、ガラスの破壊を検出している。
【０００６】
また、特許文献３には、音響及び振動を検出して自動車の窓ガラスの破損（壊れ、割れ）を検知し、当該検知後に当該自動車内での非検出体の移動をマイクロ波等を用いて検出することにより、当該自動車内への侵入を検知する自動車安全センサシステムの発明が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特公昭５７−５７９７０号公報
【特許文献２】特表平７−５００４３８号公報
【特許文献３】特開平６−２５８１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の接触型センサは、ガラス破壊時の振動波の特性である高い周波数成分を検出してガラス破壊を判定するが、ガラス破壊に至らないような衝撃によってもガラス破壊時と同等の高い周波数成分を検出することがあり、このとき誤警報を発してしまう問題があった。また、ガラス１枚に１個のセンサを貼り付けてガラスへ加えられた衝撃を検出するため、ガラスの枚数分だけセンサが必要となり、コストが高くなってしまう。また、直接ガラス面に貼り付けるため、センサがガラス面から脱落しやすいという欠点をもつ。さらには、ガラス面に貼り付けることにより美観を損ねるとともに、センサの位置が第三者にも容易に視認できてしまうという問題があった。
【０００９】
一方、前述の非接触型センサは、上記の接触型センサの問題点を解決し、１つのセンサで複数のガラスを監視できるという利点があるが、センサの感度を高くすると、日常の環境雑音に反応してガラスが破壊されていないにも関わらず警報を発してしまう誤警報が多くなり、センサの感度を低くするとガラスが破壊されたときの音が小さいと警報を発しなくなり失報してしまうという問題があった。
【００１０】
また、前述の自動車安全センサシステムでは、音響及び振動を検出してガラスの割れを検知しているが、対象が静かな自動車内を想定しているため、これを環境雑音の多い一般の建物に適用すると、悪戯等により振動や音響が発生するだけで誤警報を発してしまうといった問題があった。
【００１１】
上述のように、従来のガラス破壊検出装置では実際にガラスが破壊されたか否かを確実に判定できず、誤警報を発してしまうという問題を排除できるものではなかった。これは、ガラスへ加えられた衝撃や環境雑音により発生した振動波や音響波の波形が多様であることに起因している。したがって、振動波のみによるセンサ、音響波のみによるセンサ単体ではガラス破壊以外の誤警報を排除することは困難であり、また、単に振動波及び音響波を組み合わせたとしても容易に対応できるものではない。
【００１２】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであり、発生した音響波及び振動波がガラス破壊によるものか否かを確実に区別できるガラス破壊検出装置を提供することを第１の目的としている。
また、窓ガラスに対して確実に取付けられ、一箇所にセンサを設置することで複数枚の窓ガラスを監視できるとともに、発生した音響波及び振動波がガラス破壊によるものか否かを確実に区別できるガラス破壊検出装置を提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載されたガラス破壊検出装置は、ガラスが破壊されたときに発生する振動波及び音響波によりガラスの破壊を検出するガラス破壊検出装置において、振動波を検出して振動信号を出力する振動波検出手段と、音響波を検出して音響信号を出力する音響波検出手段と、前記振動信号の強度と前記音響信号の強度との相関関係に基づく判定を少なくとも含む判定によってガラス破壊を判定する判定手段とを備えることを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載されたガラス破壊検出装置は、請求項１記載のガラス破壊検出装置において、前記相関関係は、前記振動信号の高域周波数成分の強度と前記振動信号の低域周波数成分の強度の強度比と、前記音響信号の所定周波数成分の強度が所定値以上である継続状態を表す継続度との相関関係であることを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載されたガラス破壊検出装置は、請求項１記載のガラス破壊検出装置において、前記相関関係は、前記振動信号の高域周波数成分の強度と前記音響信号の低域周波数成分の強度の強度比と、前記音響信号の所定周波数成分の強度が所定値以上である継続状態を表す継続度との相関関係であることを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載されたガラス破壊検出装置は、請求項２又は３に記載のガラス破壊検出装置において、前記振動信号の高周波数帯域は前記音響信号の所定周波数を含むことを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載されたガラス破壊検出装置は、請求項２乃至４に記載のガラス破壊検出装置において、前記判定手段は、測定された継続度が、前記強度比と前記継続度の関係を示す識別関数及び測定された強度比から得られた前記継続度の値を超えた場合にガラス破壊の発生を判定することを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載されたガラス破壊検出装置は、請求項２乃至４に記載のガラス破壊検出装置において、前記判定手段は、前記継続度が所定の値よりも大きくかつ前記音響信号の所定周波数成分が最大になった時の前記音響信号の高域周波数成分が所定の値を超えた場合に、前記強度比と前記継続度の関係を示す識別関数及び測定された強度比から得られた前記継続度の値と測定された継続度とを比較し、測定された継続度の方が大きい場合にガラス破壊の発生を判定することを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載されたガラス破壊検出装置は、請求項２乃至６に記載のガラス破壊検出装置において、前記音響信号の継続度は、前記音響信号の所定周波数成分の強度が前記所定値以上である継続時間であることを特徴としている。
【００２０】
請求項８に記載されたガラス破壊検出装置は、請求項２乃至６に記載のガラス破壊検出装置において、前記音響信号の継続度は、前記音響信号の所定周波数成分の強度が前記所定値を超えてからの当該強度の累積値であることを特徴としている。
【００２１】
請求項９に記載されたガラス破壊検出装置は、請求項１乃至８に記載のガラス破壊検出装置であって、ガラスを支持する構造部材に少なくとも前記振動波検出手段が取り付けられ、前記構造部材から振動波を検出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載されたガラス破壊検出装置によれば、単に振動信号と音響信号を組み合わせただけではなく、少なくとも、ガラス破壊という事象に特有な振動信号の強度と音響信号の強度の相関関係に基づく判断を含んだ判断によって判定を行うので、確実なガラス破壊の判定を行うことができるという効果がある。
【００２３】
請求項２に記載されたガラス破壊検出装置によれば、請求項１に記載の発明の効果において、前記振動信号の高域周波数成分の強度と前記振動信号の低域周波数成分の強度の強度比と、前記音響信号の所定周波数成分の強度が所定値以上である継続状態を表す継続度との相関関係に基づいて判断を行うことにより正確にガラス破壊を判定することができる効果がある。
【００２４】
請求項３に記載されたガラス破壊検出装置によれば、請求項１に記載の発明の効果において、前記振動信号の高域周波数成分の強度と前記音響信号の低域周波数成分の強度の強度比と、前記音響信号の所定周波数成分の強度が所定値以上である継続状態を表す継続度との相関関係に基づいて判断を行うことにより正確にガラス破壊を判定することができる効果がある。
【００２５】
請求項４に記載されたガラス破壊検出装置によれば、請求項２又は３に記載の発明の効果において、ガラスの振動によって音響波が生じることにより両者に相関関係があるため、前記振動信号の高域周波数帯域が前記音響信号の所定周波数を含むことでより明瞭な相関関係が生じることとなり、前記相関関係に基づいて判定を行うことにより正確にガラス破壊を判定することができる効果がある。
【００２６】
請求項５に記載されたガラス破壊検出装置によれば、請求項２乃至４に記載の発明の効果において、前記判定手段は、測定された継続度が、前記強度比と前記継続度の関係を示す識別関数及び測定された強度比から得られた前記継続度の値を超えた場合にガラス破壊の発生を判定するので、実験によって求めた最適の識別関数によって正確かつ効果的にガラス破壊とその他の事象を識別してガラス破壊の発生を判定することができる効果がある。
【００２７】
請求項６に記載されたガラス破壊検出装置によれば、請求項２乃至４に記載の発明の効果において、前記判定手段は、前記継続度が所定の値よりも大きくかつ前記音響信号の所定周波数成分が最大になった時の前記音響信号の高域周波数成分が所定の値を超えた場合に、前記強度比と前記継続度の関係を示す識別関数及び測定された強度比から得られた前記継続度の値と測定された継続度とを比較し、測定された継続度の方が大きい場合にガラス破壊の発生を判断するので、ガラス破壊である可能性の高い事象のみを対象として効率的な判定を行い、実験によって求めた最適の識別関数によって正確にガラス破壊を判定することができる効果がある。
【００２８】
請求項７に記載されたガラス破壊検出装置によれば、請求項２乃至６に記載の発明の効果において、前記音響信号の継続度として前記音響信号の所定周波数成分の強度が前記所定値以上である継続時間を採用したので、簡易なデータ処理によって音響信号の継続度に関するデータを得ることができ、装置の負担が軽いにも係わらず、正確にガラス破壊を判定することができる効果がある。
【００２９】
請求項８に記載されたガラス破壊検出装置によれば、請求項２乃至６に記載の発明の効果において、前記音響信号の継続度として前記音響信号の所定周波数成分の強度が前記所定値を超えてからの当該強度の累積値を採用したので、音響信号の継続度を正確に表す最適のデータを得ることができ、より正確にガラス破壊を判定することができる効果がある。
【００３０】
請求項９に記載されたガラス破壊検出装置によれば、ガラスを支持する構造部材に前記振動波検出手段を取り付けて構造部材から振動波を検出できるので、請求項１乃至８に記載の発明の効果において、前記判定手段が、前記相関関係に基づいて、前記構造部材に加えられた打撃とガラス破壊とを識別してガラス破壊を判定することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するために特許出願人が出願時点で最良と思う本発明の実施の形態を説明する。
（１）実施の形態の構成
図１は本発明に係るガラス破壊検知装置１００の構成を示したブロック図である。
１は振動波を検出する振動波検出手段としての振動ピックアップ、３は音響波を検出する音響波検出手段としてのマイクロホンである。それぞれの出力はアンプ１０、３０により適切なレベルまで増幅される。アンプ１０の出力はバンドパスフィルタ（以後ＢＰＦ）１１，２１に入力される。ＢＰＦ１１は振動信号の低域周波数帯域である５０Ｈｚ〜１５０Ｈｚの通過特性を持ち、ＢＰＦ２１は振動信号の高域周波数帯域である３ｋＨｚ〜１５ｋＨｚの通過特性をもつフィルタである。同様にアンプ３０の出力はＢＰＦ３１、４１に入力される。ＢＰＦ３１は音響信号の中域周波数帯域である３ｋＨｚ〜４ｋＨｚの通過特性をもつフィルタ、ＢＰＦ４１は音響信号の高域周波数帯域である１５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの通過特性を持つフィルタである。
【００３２】
ＢＰＦ１１，２１，３１，４１の出力はそれぞれ包絡抽出回路１２，２２，３２，４２に入力され各帯域信号の包絡が抽出される。包絡抽出回路の詳細図は示さないが、半波整流回路または全波整流回路と平滑化回路から実現できる。包絡抽出回路１２，２２，３２，４２の出力はそれぞれ対数化回路１３，２３，３３，４３に入力され対数変換された後、ＡＤ変換され後段のＣＰＵ５へと入力される。ガラス破壊の判定手段であるＣＰＵ５では、所定のプログラムに従って、入力信号がガラス破壊によるものか、ガラス破壊以外の原因によって生じたものかを判定し、ガラス破壊によるものであると判定した場合には送信部６へ信号を出力し、送信部６では図示しない警報表示装置に信号を無線または有線にて送信する。
【００３３】
図９はガラス破壊検出装置１００を監視対象となるガラス５１を支持するサッシ枠５０に取り付けた場合の取付け場所を示す図である。これらの図に示すように監視対象となるガラス５１を支持するサッシ５０の表面、又はサッシ５０の内部に配置される。またクレセント錠５２の施錠によりサッシ５０とサッシ６０が結合されている場合はサッシ６０に支持されるガラス６１も監視対象とすることが可能である。
【００３４】
また図１０はガラス破壊検出装置１００の振動ピックアップ１、マイク３の取付け状態の一例を示す斜視図である。振動ピックアップ１はサッシ枠５０と直に接するよう配置する必要が有るが、マイク３はガラス５１、６１を同時に監視できるようガラス５１、６１の近傍であれば任意である。例えば、図１０では、振動ピックアップ１とマイク３はガラス破壊検出装置１００として共通の筐体内に収納されて一体化されているが、サッシ枠５０と直に接するよう配置するのは振動ピックアップ１のみとして小型化し、サッシ側に取り付ける装置をコンパクト化するとともに、マイク３はガラス５１、６１を同時に監視できるがサッシ５０、６０からは離れた位置に別体の装置として配置することも可能である。
【００３５】
（２）実施の形態におけるガラス破壊検出の概略
図４、図５を用いて、実施の形態で実現されている本発明によるガラス破壊検出の原理を具体的に説明する。
本発明の主な目的は硬いものでサッシ枠を叩かれた場合や、自動車などにより跳ね上げられた小石などが破壊に至らない程度にガラスへ衝突した場合等に発生する誤警報を可能な限り排除することである。本発明者らは、ガラスが破壊された場合にサッシ枠に発生する振動波は、強度が同等の低域（５０Ｈｚ〜１５０Ｈｚ）及び高域（３ｋＨｚ〜１５ｋＨｚ）成分を伴うのに対し、硬いものでサッシ枠を叩いた場合、または小石などがガラスへ衝突した場合は、振動波の高域成分は発生するが振動波の低域成分は少ないこと、並びにガラスが破壊された場合は音響波の中域（３〜４ｋＨｚ帯域）のパワー包絡信号に継続性がある等、音響波の中域の成分の継続度が高いことを実験により見出した。
【００３６】
パワー包絡信号の継続度は例えば図５に示す様にパワー包絡信号ＳＭ（ｎ）が所定の閾値Ｔｈｄ１を上回った時点から、Ｔｈｄ１より小さな閾値Ｔｈｄ２以下になる区間のＳＭ（ｎ）−Ｔｈｄ２の累積値Ｓで代表させることができる。尚、図５の網掛けされた領域は現在時刻ｎまでの累積値の算出過程を表している。
【００３７】
以上から、ガラスが破壊された場合は、振動波の高域成分と振動波の低域成分の各強度が同等乃至大差がない状態となるため、振動波の高域成分と振動波の低域成分の各強度の比（強度比）は１乃至その前後の値に近く、換言すれば対数値における振動波の高域成分−振動波の低域成分の差分Ｖｄｉｆｆがある所定の値より小さくなる。尚、本実施例では音響波、振動波の各包絡信号は対数化されているため、高域成分と低域成分の差をＶｄｉｆｆとしたが、対数化されていない場合は上述のように比となることは明らかである。
【００３８】
また、ガラスが破壊された場合は、音響信号の所定周波数成分の強度が一定の時間内で所定値以上を維持すると考えられ、このように強度が所定値以上である継続状態の程度を表す継続度として前記累積値Ｓを考えると、この累積値Ｓが別の所定の値より大きい場合にガラスが破壊されたと考えることができる。
【００３９】
しかし、実際にはこれら両値の単純な組み合わせでガラス破壊の判断ができるわけではなく、以下に説明する通り、前記差分Ｖｄｉｆｆが大きくなると前記累積値Ｓも大きくなるという正の相関関係が有ることが本願発明者等によって発見されたため、本願発明は、両値の相関関係を利用した識別関数Ｓ＝ａ×Ｖｄｉｆｆ＋ｂ（ａ＞０）を実験的に求め、これを用いてガラス破壊の有無を判別することを重要なポイントの一つとしており、これによって多大な効果を達成しているものである。
【００４０】
相関関係の具体例を図４に示す。
図４は本願発明者等が行った実験から得られたデータを模式的に示したものであり、ガラス破壊時のデータと、サッシ枠を叩いた時やガラスに小石などが衝突したが破壊に至らない時（ガラス破壊以外の事象）のデータとを、横軸を前記差分Ｖｄｉｆｆ、縦軸を前記累積値Ｓとして同図中に示したものである。
【００４１】
ここで、差分Ｖｄｉｆｆと累積値Ｓの間に何の相関関係も無ければ、図４中のデータのプロット位置には縦軸横軸の各変数との関係で一定の関係は現れないはずであり、例えばサッシ枠を叩いた時、ガラスに小石などが衝突したが破壊に至らない時（ガラス破壊以外の事象）のデータは、図中右上、右下、左下の領域にまばらに存在するはずである。
【００４２】
しかし、差分Ｖｄｉｆｆと累積値Ｓの間には正の相関関係があるため、実際にはガラス破壊以外の事象のデータ（図４中○で表現）は、図４中において斜めの破線で示すような右上がりのデータ分布になっており、ガラス破壊によるデータ（図４中□で表現）も右上がりのデータ分布になっている。
【００４３】
ここで、ガラス破壊とこれ以外の事象を識別することを目的とし、ガラス破壊時のデータとこれ以外の事象発生時のデータを図４のグラフ上で区分するための手段として、図４中に実線で示すような識別線及びこの識別線を表す識別関数Ｓ＝ａ×Ｖｄｉｆｆ＋ｂ（ａ＞０）を導入する。ここで、識別関数の傾きａは、この図４中のデータ分布の傾きと略平行となるように設定される。すなわち、識別関数の傾きａは前記相関関係に対応した傾斜度を表し、この値はガラスの特性や設置環境によって変わり得る。ている。また識別関数の切片ｂは、ガラス破壊のデータとこれ以外の事象のデータを区分する識別線をいずれのデータ側に寄せて設定するかを示す値であり、ガラス破壊を確実に検知したいのであれば小さな値にし、誤警報をより抑えたいのであれば大きな値に設定すればよく、いわばセンサの感度の役割を果たす。
【００４４】
以下、差分Ｖｄｉｆｆと累積値Ｓの相関関係についてさらに詳しく説明する。
本出願で対象としているガラスやサッシ枠の打撃や、破壊により生じる音響波は、加振されたガラスまたはサッシの振動波により空気に粗密が形成され、その結果として誘発されるものである。従って高い周波数の振動波は高い周波数の粗密波（音響波）を生成し、低い周波数の振動波は低い周波数の粗密波（音響波）を生成し得る。また、強い振動波は強い音響波を生成し、弱い振動波は弱い音響波を生成し得る。従って強い振動波の高域周波数成分（３ｋＨｚ〜１５ｋＨｚ）を発生させる事象は、この範囲の周波数帯域に包含される３〜４ｋＨｚの強い音響波を誘発し、逆に弱い振動波の高域周波数成分（３ｋＨｚ〜１５ｋＨｚ）を発生させる事象は、３〜４ｋＨｚ帯域の弱い音響波しか誘発しない。
【００４５】
一方累積値Ｓは音響波の３〜４ｋＨｚ成分の包絡と閾値Ｔｈｄ２との差の累積である為、音響波の３〜４ｋＨｚ成分が強い程、Ｓも大きくなる傾向がある。
【００４６】
以上をまとめると、強い振動波の高域成分（３ｋＨｚ〜１５ｋＨｚ）を発生させる事象ほど、強い３〜４ｋＨｚ帯域の音響波を誘発し、結果として累積値Ｓが大きくなる。また、振動波の高域周波数成分の強さが大きくなると、この値と振動波の低域周波数成分の強さとの比を意味し、強度を対数化した場合の差分で定義されたＶｄｉｆｆも大きくなるので、最終結果としてＶｄｉｆｆとＳの間には正の相関関係が得られる。
【００４７】
以上のように、本発明のガラス破壊検出装置は振動波の高域周波数成分と振動波の低域周波数成分の強度の比（対数値の差分）、音響波の中域のパワー包絡信号の継続性、更にはこれらの２つの値の相関関係を利用することにより、ガラス破壊以外の事象とガラス破壊を識別して効果的にガラス破壊を検出するものである。
【００４８】
また、振動波には縦波成分、横波成分、表面波成分などがあり、この全てが音響波の発生に寄与するわけではないので、音響波と振動波とは全く同じ情報をもたらすものではなく、実際には信号の継続性は振動波には見られず、音響波から累積値Ｓを算出する点も本発明の重要な特徴の一つである。
【００４９】
（３）実施の形態におけるガラス破壊検出のための情報処理の具体的手順
次に、本発明におけるガラス破壊検出のための情報処理の具体的手順について、図１に示したＣＰＵ５の内部で実行される処理のフローを示す図２を用いて説明する。
図１の対数化回路１３、２３、３３、４３の各出力は対数化された包絡信号であり、サンプリングされてＣＰＵ５に入力される。サンプリングされた各入力信号を、図２ではそれぞれ低域周波数振動信号ＶＬ（ｎ）、高域周波数振動信号ＶＨ（ｎ）、中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）、高域周波数音響信号ＳＨ（ｎ）と表現する。ｎは各信号の時間的なサンプリング点を意味し、サンプリング周期は例えば１０ｍｓなど対数化された包絡特性の情報量を落とさない程度のサンプリング周期であることが好ましい。
【００５０】
ステップ３０２では音響波の中域（３〜４ｋＨｚ）の対数化された包絡信号である中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）が所定の値（Ｔｈｄ１）以上であるか判定する。Ｔｈｄ１以上である場合には、ガラス破壊の可能性がある事象に起因する信号が入力されたと判断し、ガラス破壊か否かの判断をするための処理を開始する。Ｔｈｄ１以下の場合にはステップ３０２に戻り入力信号の監視を続ける。
【００５１】
またＴｈｄ１はマイクロホンの感度、アンプの増幅率など各回路の特性および、本ガラス破壊検出装置が使用される環境の平均的な暗騒音レベルにより決定される値であるが、図１に示した対数化回路が入力Ｘに対し２０ｌｏｇ（Ｘ）の変換を行うような回路の場合は［ｄＢ］の単位となり例えば７０［ｄＢ］などとする。
【００５２】
ステップ３０４では事象開始検出ＦｌａｇをＦＡＬＳＥに、Ｓを０に初期化する。詳細は後述するが、事象開始検出Ｆｌａｇは、ガラス破壊を含む検出・判断すべき事象の開始が検出されたことを意味するＦｌａｇであり、Ｓは音響波の強度が所定値以上である継続状態を示す指標であって、音響波の中域の包絡信号である中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）の累積値を意味する値である。
【００５３】
ステップ３０６では中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）が所定の値（Ｔｈｄ２）未満であるか判定する。Ｔｈｄ２もＴｈｄ１同様マイクロホンの感度、アンプの増幅率など各回路の特性および、本ガラス破壊検出装置が使用される環境の暗騒音レベルにより決定される値であるが、例えば６０などとし、Ｔｈｄ２はＴｈｄ１より１０ｄＢ程度小さな値である必要がある。
【００５４】
Ｔｈｄ１，Ｔｈｄ２の関係を図５に示す。中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）がＴｈｄ２未満の場合にはガラス破壊を含む事象に起因する信号が終了したものとしてステップ３０２に戻る。Ｔｈｄ２以上の場合は信号が続いているものとしてステップ３０８に進む。
【００５５】
ステップ３０８ではＴｈｄ２を上回る中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）の値（ＳＭ（ｎ）−Ｔｈｄ２) をＳに累積加算していく。図５に示すｎが現在のサンプリング点を意味し、網掛けした領域がサンプリング点までに累積された値Ｓを意味する。
【００５６】
ステップ３１０では事象開始検出ＦｌａｇがＴＲＵＥか否か判定する。初期状態ではＦＡＬＳＥであるため、ステップ３１２に進むが、ステップ３１２，３１４の所定の条件を既に満たしている場合には事象開始検出ＦｌａｇはＴＲＵＥに設定されておりステップ３２０に進むことになる。
【００５７】
ステップ３１２では包絡信号である中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）がＳＭ（ｎ−１０）〜ＳＭ（ｎ＋１０）の範囲で最大値となるか判定する。本ステップで中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）の最大値を判定するのは、ガラスを支持する構造体（枠）等に物が当たったりガラスが破壊する等の事象が発生した瞬間に中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）が最大になるものと考えられ、この時点での低域周波数振動信号ＶＬ（ｎ）と高域周波数振動信号ＶＨ（ｎ）の強度比を後のステップ３１８で算出して事象を識別する判断材料にするためである。なお、ＳＭ（ｎ−１０）〜ＳＭ（ｎ＋１０）間の最大値判定には、ＳＭ（ｎ）の値を支持するに必要十分なメモリーをＣＰＵ５内に用意する必要がある。ＳＭ（ｎ）が最大値の場合はステップ３１４に進み、最大値でない場合はステップ３０６に戻る。
【００５８】
ステップ３１４では包絡信号である高域周波数振動信号ＶＨ（ｎ）が所定の値Ｔｈｄ３を超えるか判定する。これはガラスが破壊された時にはサッシ枠に高い周波数の振動波が観測されることに基づくものであり、誤まって食器を割るなど日常の生活を営む上で発生するサッシの振動を伴わない雑音で誤警報を出力することを排除するためのものである。Ｔｈｄ３はガラス破壊時の振動強度に基づいて決定されるのが好ましく、例えば９０とする。高域周波数振動信号ＶＨ（ｎ）がＴｈｄ３より大きい場合にはガラス破壊判定を継続しステップ３１８に進む。Ｔｈｄ３以下の場合にはステップ３０６に戻る。
【００５９】
以上ステップ３１２、３１４の条件はガラス破壊を含む検出・判断すべき事象の開始を検出するためのものであり、これらの条件が満たされた場合、ステップ３１８では事象開始検出ＦｌａｇをＴＲＵＥに設定する。また事象発生初期に観測された特徴が、当該事象がガラス破壊かそれ以外の事象か否かを識別・判断するのに有効であり、後続するステップでこれらの値を利用できるよう支持する。
【００６０】
すなわち中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）が最大になった時点ｎでの低域周波数振動信号ＶＬ（ｎ）と高域周波数振動信号ＶＨ（ｎ）の強度比を対数値の差分の形で算出してＶｄｉｆｆ＝ＶＨ（ｎ）−ＶＬ（ｎ）と設定し、また、同時点ｎにおける高域周波数音響信号ＳＨ（ｎ）を高域周波数音響信号ＳＨとしてＳＨ＝ＳＨ（ｎ）と設定する。
【００６１】
ステップ３２０ではステップ３０８で算出された累積値Ｓが所定の値Ｔｈｄ５より大きく、かつＳＨが所定の値Ｔｈｄ６より大きいか否か判定する。累積値Ｓと高域周波数音響信号ＳＨが共に前記基準値よりも大きい場合には、ガラス破壊の特徴を有するとしてステップ３２２に進む。どちらか一方でも前記基準値より小さい場合にはステップ３０６に戻りステップ３０８でＳを更新した後、この判定ループを繰り返す。所定の値Ｔｈｄ５は例えば２２０、Ｔｈｄ６は７０などであり、これらの値はガラス破壊実験より決定されるものである。
【００６２】
ステップ３２０はガラスが破壊された場合にはＳもＳＨも大きくなる傾向にあるが、ガラスに打撃が加えられたが破壊に至らなかった場合にはこれらの数値は小さいという特徴に基づくものであり、このステップで破壊に至らないガラス打撃を排除することができる。すなわちステップ３２０での判断によれば、ステップ３１８で開始を検出したガラス破壊を含む事象の中からガラス破壊と破壊に至らないガラス打撃とを識別して、ガラスに打撃はあったが破壊に至らなかった場合に誤報が出力されることを防止することができる。ステップ３２０でのＳとＳＨの関係を図３に示す。図３は発明者らが実験から得たデータを模式的に示したものである。
【００６３】
ステップ３２２ではステップ３０８で算出された累積値ＳがＶｄｉｆｆによって決まる値Ｆ（Ｖｄｉｆｆ）＝ａ×Ｖｄｉｆｆ＋ｂ, （ａ＞０）より大きいか否か判定する。ａ×Ｖｄｉｆｆ＋ｂは識別関数と呼ばれるものであり、本例では直線であるが式の次数には特に限定はなく、ただＶｄｉｆｆとＳの相関関係に基づいてガラス破壊とそれ以外の事象を区別しうる函数であればよい。Ｆ（Ｖｄｉｆｆ）＝ａ×Ｖｄｉｆｆ＋ｂ, （ａ＞０）は例えば１０Ｖｄｉｆｆ＋８０などであり、ガラス破壊実験より決定されるものである。
【００６４】
累積値Ｓが上述のＦ（Ｖｄｉｆｆ）より大きい場合にはガラス破壊の特徴を有すると判断してステップ３２４に進む。小さい場合にはステップ３０６に戻りステップ３０８でＳを更新した後、判定ループを繰り返す。
【００６５】
本ステップは硬いものでサッシ枠に打撃が加えられた場合や、小石などがガラスへ衝突した場合などによる誤警報を排除することを意図するものである。図４に示すように、ガラスが破壊された場合の振動波は低域から高域までの成分を伴うので、振動波の高域周波数成分と低域周波数成分の差、つまりＶｄｉｆｆ＝ＶＨ−ＶＬは０前後の値となるが、硬いものでサッシ枠に打撃が加えられた場合や小石などのガラスへの衝突の場合は振動波の高域周波数成分は発生するが、低域周波数成分は少ないので、Ｖｄｉｆｆは大きな値となる。
【００６６】
またステップ３２０で述べたとおりガラス破壊時にはＳが大きくなる傾向があるので、Ｖｄｉｆｆがある所定の値より小さく、かつＳが他の所定の値より大きい場合にガラスが破壊されたと考えることができる。
【００６７】
しかし、実際には単純な組み合わせよりは、前述のごとくＶｄｉｆｆが大きくなるとＳも大きくなるという正の相関関係を利用した識別関数Ｆ（Ｖｄｉｆｆ）＝ａ×Ｖｄｉｆｆ＋ｂ、（ａ＞０）を用いるのが非常に効果的な結果をもたらす。また必要に応じて、Ｖｄｉｆｆの絶対値がある所定の値より小さい、或いはＳが別の所定の値より大きいなどの条件も併用することもでき、よりガラス破壊検出精度を上げることも可能である。
【００６８】
ステップ３２４では以上全ての条件が満たされた場合、最終的にガラス破壊であるとし、警報を出力する。
またステップ３２４に至らず、ステップ３２０からステップ３０６に、或いはステップ３２２からステップ３０６に戻りステップ３０８、３１０、３２０、３２２と繰り返すループの過程で、ガラス破壊の全ての条件を満たす前に中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）がＴｈｄ２よりも小さくなった場合には、入力された信号の原因である事象はガラス破壊ではないとして本処理の先頭であるステップ３０２に戻る。
以上の説明の中でステップ３０６に戻るループ、及びステップ３０２に戻るループはＣＰＵ５に次のサンプリング点が取り込まれる周期と同期して行われる。
【００６９】
またステップ３０８ではＴｈｄ２を上回る中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）の値（ＳＭ（ｎ）−Ｔｈｄ２）をＳに累積加算し、ステップ３２０，３２２では累積値Ｓに基づきガラス破壊であるか否かの判定をしたが、音響信号の所定周波数成分の強度が所定値以上を維持する継続状態の程度を表す継続度としては、前記累積値Ｓの代わりにＴｈｄ１を上回ってから現在のサンプリング点ｎまでの時間長（継続時間Ｔ）を用いることも可能である（図５参照）。
【００７０】
累積値Ｓの変わりに継続度として継続時間Ｔを用いた場合のフローチャートを図６に示す。変更されたステップは３０４、３０８、３２０、３２２であり、対応するステップはそれぞれ３０４’、３０８’、３２０’、３２２’となる。変更点はステップ３０４’、３２０’、３２２’はＳがＴに変更される点、及びステップ３２０’、３２２’ではそれに加え閾値Ｔｈｄ５がそれぞれＴｈｄ５’に、判別の為のパラメータａ、ｂがそれぞれａ’、ｂ’に変更される点だけであり、図２で説明した趣旨を逸脱するものではないので、詳細な説明は省略する。またステップ３０８’は図５に示した様にＳＭ（ｎ）がＴｈｄ１を上回ってから現在のサンプリング点までの時間を算出する処理である。
【００７１】
また図１、図２に示した実施例では、高域周波数振動信号と低域周波数振動信号の強度比として、これらの対数値の差分Ｖｄｉｆｆ＝ＶＨ（ｎ）−ＶＬ（ｎ）を算出していたが、低域周波数振動信号の代わりに低域周波数音響信号（音響波の低域周波数成分）を用いても同様な効果を得ることができる。
【００７２】
その場合の構成ブロック図を図７に示す。図１との違いは振動波の低域周波数成分を取得するブロック１１、１２、１３の替わりに、低域周波数音響信号（音響波の低域周波数成分）を取得するためのブロック５１、５２、５３を備えている点である。アンプ３０の出力はＢＰＦ５１にも入力される。ＢＰＦ５１は５０Ｈｚ〜１００Ｈｚの通過特性をもつフィルタである。ＢＰＦ５１の出力は包絡抽出回路５２に入力され包絡が抽出される。包絡抽出回路５２の出力は対数化回路５３に入力され、対数変換されて出力され、後段のＣＰＵ５へ入力されてＡ／Ｄ変換手段によってＡ／Ｄ変換されて処理される。符号５１、５２、５３に係る構成以外の構成要素は図１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００７３】
また図８はＣＰＵ５の内部で実行される処理のフローチャートを示す。図２との違いはサンプリングされＣＰＵ５に入力された各対数化回路２３，３３，４３，５３の出力信号をそれぞれ高域周波数振動信号ＶＨ（ｎ）、中域周波数音響信号ＳＭ（ｎ）、高域周波数音響信号ＳＨ（ｎ）、低域周波数音響信号ＳＬ（ｎ）と表現する点、及びステップ３１８”のＶｄｉｆｆの設定方法と、ステップ３２２”のＶｄｉｆｆとＳの相関から決定される判別の為のパラメータａ”とｂ”だけであるので詳細な説明は省略する。
【００７４】
尚、上記ガラス破壊検出装置では、ＢＰＦを用いた構成としているが、ガラス破壊に起因して発生する低域周波数成分、高域周波数成分の振動波、音響波を測定できる範囲内で、ローパスフィルタやハイパスフィルタを用いた構成としてもよい。尚、上記実施の形態でハードウェアで構成されているＢＰＦ、包絡線抽出回路、対数化回路と同等の機能をＣＰＵ５のソフトウェアで実現する構成としてもよい。またそれとは逆にＣＰＵ５の代わりにコンパレータなどからなるアナログ回路で図１に示されるものと同等の機能を実現する構成としてもよい。
【００７５】
以上説明した実施の形態では、振動ピックアップ１とマイクロホン３をサッシ枠に設けていたので、特に従来技術との連関において次に説明するような効果が得られる。
すなわち、ガラスに直接センサを取り付ける既存の接触型ガラスセンサは１００ｋＨｚ以上という非常に高い周波数を監視していたが、この１００ｋＨｚ以上という周波数の振動波はガラスやフレームを普通に叩く程度では発生しない。よって、既存の接触型ガラスセンサによれば、ガラスに小石があたった程度や、ガラスやフレームを叩いた程度では発報しないので、窓枠への衝撃が誤報になる可能性は低かった。
【００７６】
しかし、本願の実施の形態のように、１つの装置で２枚以上のガラスを監視するという利点を得るために窓枠にセンサ（少なくとも振動ピックアップ１）を設置する構造を採用すると、今度は１００ｋＨｚという高い周波数の振動波が窓枠まで伝達されなくなってしまう。ガラスとセンサとの間には、ガラスを固定する巻きゴムやシーリング剤、フレームといった境界面が沢山有り、１００ｋＨｚの振動は通過してこれなくなってしまうからである。
【００７７】
したがって、窓枠にセンサを設置する場合は、１００ｋＨｚより低い周波数、例えば１０数ｋＨｚ程度の振動波で破壊を検知するしかないが、そうすると今度は窓枠への直接の打撃や、ガラスが割れない程度の衝撃による１０数ｋＨｚ程度の振動をセンサが検出してしまうという問題点が想定できる。また図４に示すように、単に音響波による判定と振動波による判定を組み合わせただけでは、ガラス破壊とそれ以外を確実に切り分けることができず係る問題点を回避できない。
【００７８】
しかしながら、本願発明の前記実施の形態によれば、１つの装置で２枚以上のガラスを監視するために窓枠にセンサを設置した構成であるため、１００ｋＨｚ以上の高周波数の振動波でガラス破壊を監視することができないにも係わらず、ガラスが破壊された場合に生じる音響波と振動波の強度の間に一定の相関関係があることを見出し、この相関関係を利用してガラス破壊をこれ以外の事象と明確に識別することができるので、１つの装置で２枚以上のガラスを対象とする経済的かつコンパクトな構成でありながらガラス破壊の発生を正確に判定することができるという効果が得られる。なお、本願発明は前記実施の形態において以上の効果が得られるが、窓枠にセンサを設置した構造でなくとも、ガラスの振動が伝達される位置（ガラス面等）であれば、上記相関関係を利用できることは言うまでもない。
【００７９】
従って、本願発明によれば、ガラスの破壊以外の何らかの事象によってガラス破壊と同等な高い周波数の振動波が生じた場合であっても、そのような振動波だけではなく、また振動波と音響波の単なる組み合わせでもなく、即ちガラスが破壊された場合にのみ生じると考えられる音響波と振動波の強度の間の一定の相関関係を利用して判定を行うので、ガラス破壊をこれ以外の事象と明確に識別することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明における実施の形態の構成を示したブロック図である。
【図２】実施の形態のガラス破壊検出装置におけるガラス破壊判定の処理フローを示したフローチャート（流れ図）である。
【図３】実施の形態において、累積値Ｓと高域周波数音響信号ＳＨの各値によるガラス破壊と破壊に至らないガラス打撃とを区別するグラフを示す図である。
【図４】実施の形態において、累積値Ｓと差分Ｖｄｉｆｆの相関関係によるガラス破壊とそれ以外の事象とを区別するグラフを示す図である。
【図５】実施の形態において横軸の時間ｎに対する縦軸の中域音響信号の変化を例示するグラフであって、累積値Ｓの意味とその算出手法を示す図である。
【図６】実施の形態において継続度としての累積値Ｓを時間Ｔとした変形例を示したフローチャート（流れ図）である。
【図７】実施の形態において低域周波数振動信号の代わりに低域周波数音響信号（音響波の低域周波数成分）を用いた変形例を示すブロック図である。
【図８】図７の変形例のガラス破壊検出装置におけるガラス破壊判定の処理フローを示したフローチャート（流れ図）である。
【図９】実施の形態のガラス破損検出装置の設置状態を示す概略図である。
【図１０】実施の形態のガラス破損検出装置の設置状態を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…振動波検出手段としての振動ピックアップ
２…音響波検出手段としてのマイク（マイクロフォン）
５…判定手段としてのＣＰＵ
５１、６１…ガラス
１００…ガラス破壊検出装置
ＶＬ（ｎ）…低域周波数振動信号、
ＶＨ（ｎ）…高域周波数振動信号、
ＳＬ（ｎ）…低域周波数音響信号、
ＳＭ（ｎ）…中域周波数音響信号、
ＳＨ（ｎ）…高域周波数音響信号、
Ｓ…音響信号の継続度としての累積値、
Ｔ…音響信号の継続度としての継続時間、
【図１】
2005190146.tif 000003
【図２】
2005190146.tif 000004
【図３】
2005190146.tif 000005
【図４】
2005190146.tif 000006
【図５】
2005190146.tif 000007
【図６】
2005190146.tif 000008
【図７】
2005190146.tif 000009
【図８】
2005190146.tif 000010
【図９】
2005190146.tif 000011
【図１０】
2005190146.tif 000012