(57)【要約】【課題】  震度演算精度を充分に確保することができる地震計を提供する。【解決手段】  オペアンプ４はマイコン５からの基準電圧Ｖｋに基づき、地震センサ３からの検出信号Ｓａを増幅し、その増幅信号Ｓｂをマイコン５に出力する。Ａ／Ｄ変換回路８は検出信号Ｓａ及び増幅信号ＳｂをＡ／Ｄ変換し、デジタル波形の１倍ＡＤ値及び１６倍ＡＤ値を震度演算回路９に出力する。震度演算回路９は１６倍ＡＤ値の上位に４ビットのダミーデータを付与し、１倍ＡＤ値の下位に４ビットのダミーデータを付与して、各々１４ビットの演算用ＡＤ値に変換する。震度演算回路９はこの演算用ＡＤ値に基づき、その時点での震度の現在値及び平均値を算出し、その差を震度値として算出する。このとき、震度演算回路９は１６倍ＡＤ平均値と基準電圧Ｖｋとの差を監視し、この差が所定値を超えると基準電圧Ｖｋが地震センサ３のオフセット電圧に近づくように基準電圧Ｖｋを補正する。【選択図】      図１
2005227105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震の震度を検出する地震検出手段と、前記地震検出手段からの検出信号を基準電圧に基づき増幅可能な増幅手段と、その増幅信号及び前記検出信号をＡ／Ｄ変換可能なＡ／Ｄ変換手段と、前記検出信号及び前記増幅信号に基づくデジタル信号にダミーデータを付与して演算用デジタル値を求め、該演算用デジタル値に基づき震度値を演算する演算手段とを備えた地震計において、
前記地震検出手段のオフセット電圧と前記増幅手段の前記基準電圧との間にずれが生じたか否かを判断する判断手段と、
前記オフセット電圧と前記基準電圧との間にずれが生じたと前記判断手段が判断したとき、前記増幅手段の前記基準電圧を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする地震計。
【請求項２】
前記演算手段は、演算した震度の現在値と、それまでの震度の平均値とを演算し、前記現在値と前記平均値との差を前記震度値として演算するとともに、
前記補正手段は、前記オフセット電圧と前記基準電圧との間にずれが生じたと前記判断手段が判断したとき、前記増幅信号に基づき求まる前記平均値を、前記オフセット電圧と前記基準電圧との間のずれに基づき補正することを特徴とする請求項１に記載の地震計。
【請求項３】
地震の震度を検出する地震検出手段と、前記地震検出手段からの検出信号を基準電圧に基づき増幅可能な増幅手段と、その増幅信号及び前記検出信号をＡ／Ｄ変換可能なＡ／Ｄ変換手段と、前記検出信号及び前記増幅信号に基づくデジタル信号にダミーデータを付与して演算用デジタル値を求め、該演算用デジタル値に基づき震度値を演算する演算手段とを備えた地震計において、
前記検出信号、前記増幅信号及び前記基準電圧に基づき、前記増幅信号に基づき求まる前記演算用デジタル値の仮想値を算出する算出手段を備えたことを特徴とする地震計。
【請求項４】
前記算出手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段のＡ／Ｄ入力範囲の所定範囲では前記検出信号、前記増幅信号及び前記基準電圧に基づき前記仮想値を算出し、前記所定範囲の範囲外では前記検出信号に基づき前記仮想値を算出することを特徴とする請求項３に記載の地震計。
【請求項５】
前記演算手段は、演算した震度の現在値と、それまでの震度の平均値とを演算し、前記現在値と前記平均値との差を前記震度値として演算することを特徴とする請求項３又は４に記載の地震計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震を検出してその震度を演算する地震計に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地震によって住宅に被害が及んだ際に、その被害補償を行う地震保証サービスが提案されている。この種のサービスでは、震度、地震発生時刻及び成分計測震度等の地震に関する各種データが必要となることから、住宅の各戸に地震計を設置することが望まれている。また、こうした地震保証サービスに拘らず、地震発生時に家人が地震に関するデータを即座に得ることができるようにするためにも、一般住宅用の地震計が要望されている。
【０００３】
この種の地震計としては、例えば特許文献１に開示された地震計がある。図７にこの地震計５０を示すと、同文献の地震計５０は、地震の揺れを検出する地震センサ５１と、地震センサ５１からの検出信号Ｓｘを増幅するオペアンプ５２と、地震センサ５１からの検出信号Ｓｘに基づき震度を演算するマイコン５３とを備えている。地震センサ５１はオペアンプ５２及びマイコン５３に各々接続され、このうちオペアンプ５２の出力側はマイコン５３に接続されている。
【０００４】
地震センサ５１は例えば加速度センサからなり、揺れの大きさに応じた電圧レベルで検出信号Ｓｘをオペアンプ５２及びマイコン５３の各々に出力する。オペアンプ５２は、地震センサ５１からの検出信号Ｓｘを増幅し、その増幅信号Ｓｙをマイコン５３に出力する。これは、震度が小さいときにはオペアンプ５２からの増幅信号Ｓｙを用いて分解能の高い震度演算を行うためであり、震度が大きいときには細かい分解能が必要ないことから、地震センサ５１からの検出信号Ｓｘをそのまま用いて震度演算を行う。
【０００５】
以下にその詳細を説明すると、マイコン５３は、地震センサ５１からの検出信号Ｓｘ或いはオペアンプ５２からの増幅信号ＳｙをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路５４と、Ａ／Ｄ変換回路５４から出力されるデジタル信号に基づき震度演算を行う演算回路５５とを備えている。Ａ／Ｄ変換回路５４は検出信号Ｓｘ及び増幅信号Ｓｙを選択的に入力し、増幅信号Ｓｙの電圧レベルが所定値以下のときには増幅信号Ｓｙを入力し、増幅信号Ｓｙの電圧レベルが所定位置を超えるときには検出信号Ｓｘを入力する。
【０００６】
Ａ／Ｄ変換回路５４は、入力した信号（検出信号Ｓｘ又は増幅信号Ｓｙ）を自身の分解能に応じたデジタル信号に変換し、それを演算回路５５に出力する。例えばＡ／Ｄ変換回路５４の分解能が１０ビットであれば、Ａ／Ｄ変換回路５４は１０ビット、即ち１０２４種のデジタル信号を出力する。この種のＡ／Ｄ変換回路は高分解能であれば高ビットのデジタル信号を出力可能となるので、高精度の震度演算を行うためには高分解能のＡ／Ｄ変換回路を用いればよいが、高分解能のものは高価なため通常では１０ビット程度のものが使用される。
【０００７】
演算回路５５は、増幅信号Ｓｙに基づくデジタル信号をＡ／Ｄ変換回路５４から入力すると、そのデジタル信号の上位に４ビットのダミーデータを付与することで、元々のデジタル信号を１４ビットにして震度演算を行う。一方、演算回路５５は、検出信号Ｓｘに基づくデジタル信号をＡ／Ｄ変換回路５４から入力すると、そのデジタル信号の下位に４ビットのダミーデータを付与することで、元々のデジタル信号を１４ビットにして震度演算を行う。これにより、検出信号Ｓｘが電圧レベルが低いとき、即ち地震の揺れが小さいときには、Ａ／Ｄ変換回路５４の分解能が高くとれることになり、地震の揺れが小さいときの震度演算を高精度に行うことが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−３０２４７４号公報（第３−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、この種の地震計５０で単一電源（０〜Ｖａ）を使用すると、地震センサ５１の検出信号のダイナミックレンジを最大限確保するために、地震センサ５１のオフセット電圧Ｖｘを単一電源の中間電圧値（即ち、Ｖａ／２）に設定する必要がある。例えば、図８（ａ）に示すように単一電源を０〜＋５Ｖとした場合、地震センサ５１のオフセット電圧Ｖｘを２．５Ｖに設定し、オフセット電圧Ｖｘを基準とした検出信号Ｓｘの上下振幅幅を同じにして、地震センサ５１の検出信号Ｓｘのダイナミックレンジを最大限確保している。
【０００９】
しかし、単一電源を用いた場合、地震センサ５１のオフセット電圧Ｖｘが温度ドリフト等によって振幅方向に変位する（図８（ａ）の一点鎖線の波形）と、その変位量がオペアンプ５２で増幅されることになり、オペアンプ５２の増幅信号Ｓｙも振幅方向に大きくずれることになる。例えば、例えばオペアンプ５２の増幅率を１６倍として地震センサ５１のオフセット電圧Ｖｘが２．５Ｖから２．６Ｖに変位した場合を考える。このとき、その差である０．１Ｖを増幅した１．６Ｖがオペアンプ５２の増幅信号Ｓｙに反映され、図８（ｂ）に示すようにオペアンプ５２の増幅信号Ｓｙの振幅中心（振幅基準）が４．１Ｖとなってしまう。このため、オペアンプ５２からは正確な増幅信号Ｓｙが出力されず、増幅信号Ｓｙに基づく震度演算、即ち地震の揺れが小さいときの震度演算の精度が確保できない問題があった。
【００１０】
さらに、単一電源を例えば０〜５ＶとするとＡ／Ｄ変換回路５４の信号入力範囲も０〜５Ｖとなるが、場合によっては増幅信号Ｓｙの信号波形が信号入力範囲を超える（飽和した状態となる）場合がある。このとき、マイコン５３は信号入力範囲を超えた部分（図８（ｂ）の斜線部分）を検出することができないので、その部分については正確な値を取ることができず、震度演算の精度が低くなる問題もあった。以上により、オペアンプ５２の増幅信号Ｓｙに基づく震度演算の精度を確保するために、何らかの対策が必要であった。
【００１１】
本発明の目的は、震度演算精度を充分に確保することができる地震計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明では、地震の震度を検出する地震検出手段と、前記地震検出手段からの検出信号を基準電圧に基づき増幅可能な増幅手段と、その増幅信号及び前記検出信号をＡ／Ｄ変換可能なＡ／Ｄ変換手段と、前記検出信号及び前記増幅信号に基づくデジタル信号にダミーデータを付与して演算用デジタル値を求め、該演算用デジタル値に基づき震度値を演算する演算手段とを備えた地震計において、前記地震検出手段のオフセット電圧と前記増幅手段の前記基準電圧との間にずれが生じたか否かを判断する判断手段と、前記オフセット電圧と前記基準電圧との間にずれが生じたと前記判断手段が判断したとき、前記増幅手段の前記基準電圧を補正する補正手段とを備えたことを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、地震が発生すると地震検出手段が検出信号をＡ／Ｄ変換手段及び増幅手段に出力する。増幅手段は前記地震検出手段からの検出信号を基準電圧に基づき増幅し、その増幅信号をＡ／Ｄ変換手段に出力する。Ａ／Ｄ変換手段は検出信号及び増幅信号をＡ／Ｄ変換し、そのデジタル信号を演算手段に出力する。演算手段は、前記検出信号及び増幅信号に基づくデジタル信号にダミーデータを付与して演算用デジタル値を求め、その演算用デジタル値に基づき震度値を演算する。
【００１４】
このとき、地震検出手段のオフセット電圧と増幅手段の基準電圧との間にずれが生じたと判断手段により判断されると、増幅手段の基準電圧が補正手段により補正される。従って、地震検出手段のオフセット電圧が変位しても、オフセット電圧と基準電圧との間にずれが生じ難くなり、増幅手段から増幅信号が振幅方向に大きくずれた状態で出力されずに済む。このため、増幅信号の値に誤差が生じ難くなり、震度演算の精度が向上する。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記演算手段は、演算した震度の現在値と、それまでの震度の平均値とを演算し、前記現在値と前記平均値との差を前記震度値として演算するとともに、前記補正手段は、前記オフセット電圧と前記基準電圧との間にずれが生じたと前記判断手段が判断したとき、前記増幅信号に基づき求まる前記平均値を、前記オフセット電圧と前記基準電圧との間のずれに基づき補正することを要旨とする。
【００１６】
この発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、演算した震度の現在値とそれまでの平均値との差を震度値として演算するので、地震以外の揺れを地震として検出し難くなり、地震計の信頼性が向上する。また、地震検出手段のオフセット電圧が基準電圧からずれると、判断手段によりずれたと判断される前の増幅信号で震度の平均値が算出されてしまう。しかし、オフセット電圧と基準電圧との間にずれが生じたと判断手段により判断されたとき、増幅信号に基づき求まる震度の平均値が補正されるので、震度の現在値と平均値との差を震度値として演算する場合に、その震度演算の精度が確保される。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、地震の震度を検出する地震検出手段と、前記地震検出手段からの検出信号を基準電圧に基づき増幅可能な増幅手段と、その増幅信号及び前記検出信号をＡ／Ｄ変換可能なＡ／Ｄ変換手段と、前記検出信号及び前記増幅信号に基づくデジタル信号にダミーデータを付与して演算用デジタル値を求め、該演算用デジタル値に基づき震度値を演算する演算手段とを備えた地震計において、前記検出信号、前記増幅信号及び前記基準電圧に基づき、前記増幅信号に基づき求まる前記演算用デジタル値の仮想値を算出する算出手段を備えたことを要旨とする。
【００１８】
この発明によれば、地震が発生すると地震検出手段が検出信号をＡ／Ｄ変換手段及び増幅手段に出力する。増幅手段は前記地震検出手段からの検出信号を基準電圧に基づき増幅し、その増幅信号をＡ／Ｄ変換手段に出力する。Ａ／Ｄ変換手段は検出信号及び増幅信号をＡ／Ｄ変換し、そのデジタル信号を演算手段に出力する。演算手段は、前記検出信号及び増幅信号に基づくデジタル信号にダミーデータを付与して演算用デジタル値を求め、その演算用デジタル値に基づき震度値を演算する。
【００１９】
このとき、算出手段は検出信号、増幅信号及び基準電圧に基づき、増幅信号に基づき求まる演算用デジタル値の仮想値を算出しており、演算手段はこの仮想値に基づき震度値を演算している。従って、地震検出手段のオフセット電圧が変位して、オフセット電圧と基準電圧との間にずれが生じた状態であっても、そのずれを加味した仮想値によって震度演算が行われる。このため、増幅信号が振幅方向に大きくずれた状態で出力されずに済み、しかも増幅信号の信号レベル（例えば、電圧レベル）に即した好適なデジタル値を得ることが可能となり、震度演算の精度が向上する。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の地震計において、前記算出手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段のＡ／Ｄ入力範囲の所定範囲では前記検出信号、前記増幅信号及び前記基準電圧に基づき前記仮想値を算出し、前記所定範囲の範囲外では前記検出信号に基づき前記仮想値を算出することを要旨とする。
【００２１】
この発明によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、増幅信号の信号レベルがＡ／Ｄ入力範囲内の所定範囲のときには、検出信号、増幅信号及び基準電圧に基づき仮想値が算出され、増幅信号の信号レベルが所定範囲の範囲外のときには、検出信号に基づき仮想値が算出される。
【００２２】
請求項５に記載の発明では、請求項３又は４に記載の地震計において、前記演算手段は、演算した震度の現在値と、それまでの震度の平均値とを演算し、前記現在値と前記平均値との差を前記震度値として演算することを要旨とする。
【００２３】
この発明によれば、請求項３又は４に記載の発明の作用に加え、演算した震度の現在値とそれまでの平均値との差を震度値として演算するので、地震以外の揺れを地震として検出し難くなり、地震計の信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、震度演算精度を充分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した地震計の第１実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１は、地震計１の概略を示す構成図である。地震計１は地震を検出してその震度を演算するものであり、建物の室内壁等に設置されている。この地震計１は単一電源（本例では０〜５Ｖとする）で動作し、演算した震度値を地震発生日時とともに表示する表示パネル２を備えている。地震計１は、地震の揺れを検出する地震センサ３と、地震センサ３からの検出信号Ｓａを増幅するオペアンプ４と、地震センサ３からの検出信号Ｓａ又はオペアンプ４からの増幅信号Ｓｂに基づき震度を演算するマイコン５と、マイコン５が求めた地震情報を書き込むフラッシュメモリ６とを備えている。
【００２６】
地震センサ３は例えば加速度センサからなり、オペアンプ４の正相入力端子と、マイコン５の１倍Ａ／Ｄ端子５ａとに接続されている。地震センサ３は地震の揺れを検出するセンサであり、本例では地震計１の単一電源を０〜５Ｖとしているので、０〜５Ｖの電圧レベルの範囲で検出信号Ｓａをオペアンプ４及びマイコン５に各々出力する。なお、地震センサ３が地震検出手段に相当し、オペアンプ４が増幅手段に相当する。
【００２７】
オペアンプ４は、地震センサ３からの検出信号Ｓａを増幅する回路であり、本例では増幅率が１６倍のものが使用されている。オペアンプ４は、その出力端子がマイコン５の１６倍Ａ／Ｄ端子５ｂに接続されている。マイコン５は、そのＤ／Ａ端子５ｃがバッファ（ボルテージフォロアー）７を介してオペアンプ４の逆相入力端子に接続され、Ｄ／Ａ端子５ｃから基準電圧Ｖｋをオペアンプ４に出力する。オペアンプ４は、マイコン５からの基準電圧Ｖｋに基づき検出信号Ｓａを１６倍に増幅し、その増幅信号Ｓｂをマイコン５に出力する。
【００２８】
マイコン５は、Ａ／Ｄ変換回路８、震度演算回路９、ＲＯＭ１０及びＲＡＭ１１を備え、これらはバス１２を介して相互接続されている。Ａ／Ｄ変換回路８は、１倍Ａ／Ｄ端子５ａを介して地震センサ３に接続されるとともに、１６倍Ａ／Ｄ端子５ｂを介してオペアンプ４の出力端子に接続されている。Ａ／Ｄ変換回路８は、地震センサ３からの検出信号Ｓａ及びオペアンプ４からの増幅信号ＳｂをＡ／Ｄ変換し、そのデジタル信号を震度演算回路９に出力する。
【００２９】
ＲＯＭ１０には、震度演算時に実行される震度演算プログラムが記憶されている。震度演算回路９は、ＲＡＭ１１を作業領域として震度演算プログラムを実行することで、Ａ／Ｄ変換回路８から入力するデジタル信号に基づき震度演算を行う。震度演算回路９は、この震度演算を逐次実行しており、その演算した震度値Ｍと予め設定された設定値とを比較し、震度値Ｍが設定値以上となったときに地震が発生したと判断して地震情報のフラッシュメモリ６への書き込みを行う。
【００３０】
即ち、比較判断を行って震度値Ｍが設定値を超えると、震度演算回路９は地震が発生したと判断して、それ以降の演算によって求まる地震波形データをフラッシュメモリ６に順に書き込む。また、震度演算回路９は演算日時を逐次カウントしており、地震が発生したと判断したときには、地震波形データとともに地震発生日時もフラッシュメモリ６に書き込む。なお、震度演算回路９が演算手段、判断手段、補正手段及び算出手段を構成し、地震波形データ及び地震発生日時等が地震情報を構成する。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換回路８は、１倍Ａ／Ｄ端子５ａを介して検出信号Ｓａを入力し、それをＡ／Ｄ変換して所定ビット（本例では１０ビット）のデジタル信号（以下、１倍ＡＤ値と記す）に変換する。同じくＡ／Ｄ変換回路８は、１６倍Ａ／Ｄ端子５ｂを介して増幅信号Ｓｂを入力し、それをＡ／Ｄ変換して所定ビット（本例では１０ビット）のデジタル信号（以下、１６倍ＡＤ値と記す）に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換回路８は、１倍ＡＤ値及び１６倍ＡＤ値を震度演算回路９に出力する。
【００３２】
震度演算回路９は、地震の揺れが小さいときには高い分解能で、地震の揺れが大きいときには低い分解能で震度演算を行うために、以下に示す方法で震度演算を行う。まず、震度演算回路９は１６倍ＡＤ値の上位に４ビットのダミーデータを付与し、１倍ＡＤ値の下位に４ビットのダミーデータを付与して、各々１４ビットのデジタル信号（以下、演算用ＡＤ値と記す）に変換する。そして、震度演算回路９は１４ビットの各演算用ＡＤ値に基づき、その時点での震度の現在値Ｇ、即ち１倍ＡＤ現在値Ｇ1 及び１６倍ＡＤ現在値Ｇ16を各々演算する。なお、演算用ＡＤ値が演算用デジタル値に相当する。
【００３３】
このとき、震度演算回路９は、今現在から所定時間遡った間の現在値Ｇの平均値ＧAVも、１倍ＡＤ現在値Ｇ１及び１６倍ＡＤ現在値Ｇ16の各々について常時演算している。即ち、震度演算回路９は今現在から所定時間遡った間の１倍ＡＤ現在値Ｇ１の平均値（１倍ＡＤ平均値）ＧAV1 を算出するとともに、今現在から所定時間遡った間の１６倍ＡＤ現在値Ｇ16の平均値（１６倍ＡＤ平均値）ＧAV16を算出する。
【００３４】
ところで、震度演算回路９は、地震以外の揺れを地震として認識しないように、現在値Ｇと平均値ＧAVとの差を震度値Ｍとして導き出している。ここで、先程も述べたように地震の揺れが小さいときには高い分解能で、地震の揺れが大きいときには低い分解能で震度演算を行うことから、揺れが小さいときには１６倍ＡＤ値に基づき震度演算を行い、揺れが大きいときには１倍ＡＤ値に基づき震度演算を行う。そこで、震度演算にどちらの値を用いるかを設定する必要があるが、それは以下のようにして決められる。
【００３５】
即ち、マイコン５は０〜５Ｖの単一電源で動作するので、Ａ／Ｄ変換回路８の検出信号Ｓａ及び増幅信号Ｓｂの信号入力範囲（Ａ／Ｄ入力範囲）が０〜５Ｖとなり、さらにはオペアンプ４の増幅率が１６倍であることから、これらを加味して切換点が設定される。よって、本例の震度演算回路９は、検出信号Ｓａの電圧レベルが５／１６Ｖ以下のとき、１６倍ＡＤ現在値Ｇ16と１６倍ＡＤ平均値ＧAV16との差を震度値Ｍとして導き出し、検出信号Ｓａの電圧レベルが５／１６Ｖを超えるとき、１倍ＡＤ現在値Ｇ１と１倍ＡＤ平均値ＧAV1 との差を震度値Ｍとして導き出す。
【００３６】
従って、図２に示すように震度演算回路９で求まる震度値Ｍの分解能が、地震の揺れが小さいときに高く、地震の揺れが大きいときに低くなる。ここで、１０ビットのＡ／Ｄ変換回路８を用いた機種よりも震度演算の分解能を高くするためには、ビット数を多くした新たなＡ／Ｄ変換回路を用意する必要がありコストアップに繋がる。しかし、本例の構成を用いれば、新たなＡ／Ｄ変換回路を用意することなく、地震の揺れの小さなときにの震度演算の分解能を高くすることが可能となり、揺れが小さなときに震度を細かく演算することが可能である。
【００３７】
地震計１は、求めた地震情報を外部に送信可能な通信装置１３を備えている。通信装置１３は入力側がマイコン５に、出力側が電話回線等を介して気象庁等の管理センター（図示省略）に接続されている。地震が発生すると、マイコン５はフラッシュメモリ６に書き込んだ地震情報を、通信装置１３を介して管理センターに送信する。管理センターはその地震情報を受け取ると地震発生場所、地震発生時刻及び震度等を確認して、災害対策機関（消防署等）に連絡を行い災害対策を要請する。
【００３８】
ところで、地震計１の長期使用によって地震センサ３が温度上昇すると、地震センサ３のオフセット電圧Ｖａが温度ドリフトによって振幅方向に所定量変位することがある。このとき、地震センサ３のオフセット電圧Ｖａとオペアンプ４の基準電圧Ｖｋとの間に差が生じるので、この差によって図３に示すように増幅信号Ｓｂの信号波形が振幅方向に大きくずれることになる。従って、１６倍ＡＤ値の値が大きくずれてしまうことになり、震度演算の精度が悪くなる不具合がある。
【００３９】
また、増幅信号Ｓｂの信号波形が振幅方向にずれると、増幅信号Ｓｂの電圧レベルがＡ／Ｄ変換回路８の信号入力範囲（０〜５Ｖ）を超えてしまう場合がある。このように、増幅信号Ｓｂが信号入力範囲を超えると、この超えた部分（図３の破線部分）が飽和して、増幅信号Ｓｂの電圧レベルに応じたデジタル値がＡ／Ｄ変換回路８から出力できない状態となるので、このことも震度演算の精度が悪化する原因となる。特に、１６倍ＡＤ値は１倍ＡＤ値に比べ値自体が非常に大きいので、１６倍ＡＤ値の信号波形が飽和しやすい現状もある。従って、これらを解消する方法として、本例の地震計１は以下に示す対処方法を実施している。
【００４０】
以下に詳述すると、ＲＯＭ１０には、１６倍ＡＤ値を用いたときの震度演算の精度を確保する補正処理プログラムが記憶されている。この補正処理プログラムは、地震センサ３のオフセット電圧Ｖａが温度ドリフト等によって変位したときに、オペアンプ４の基準電圧Ｖｋを補正して、変位した後のオフセット電圧Ｖａに基準電圧Ｖｋを合わせ込むプログラムである。震度演算回路９は、所定のサイクル単位でこの補正処理プログラムを繰り返し実行し、以下の処理を実行している。
【００４１】
震度演算回路９は、震度演算するに際して１６倍ＡＤ値に基づき１６倍ＡＤ現在値Ｇ16を求め、その１６倍ＡＤ現在値Ｇ16に基づき１６倍ＡＤ平均値ＧAV16を演算している。震度演算回路９は、１６倍ＡＤ平均値ＧAV16とオペアンプ４の基準電圧Ｖｋとの差の絶対値｜Ｋ｜（＝｜ＧAV16−Ｖ｜）を算出する。絶対値算出の後、震度演算回路９は地震センサ３のオフセット電圧Ｖａとオペアンプ４の基準電圧Ｖｋとがずれているか否かを判断するために、絶対値｜Ｋ｜が閾値α以上か否か（｜Ｋ｜≧αが成立するか否か）を判断する。
【００４２】
ここで用いる閾値αは、オペアンプ４の増幅信号Ｓｂをどれだけずらしたくないかに相当する値であり、地震計１の機種に応じて適宜設定される。そして、震度演算回路９は、絶対値｜Ｋ｜が閾値α以上であると、地震センサ３のオフセット電圧Ｖａが変位したと判断し、この変位によって増幅信号Ｓｂが不正な値をとらないようにオペアンプ４の基準電圧Ｖｋを補正する。一方、震度演算回路９は、絶対値｜Ｋ｜が閾値αより低いと、地震センサ３のオフセット電圧Ｖａには変位が生じていないと判断した状態になる。
【００４３】
絶対値｜Ｋ｜が閾値α以上の場合、震度演算回路９はオペアンプ４の基準電圧Ｖｋを補正するために、電圧補正値βで現在の基準電圧Ｖksを補正して新たな基準電圧Ｖktを求める。ここで用いる電圧補正値βは、オペアンプ４の現在の基準電圧Ｖksをどれだけ変化させるかに相当する電圧値であり、本例では増幅率が１６倍のオペアンプ４を使用していることから｜Ｋ｜／１６の値に相当する。この補正では、差分Ｋが正の場合には現在の基準電圧Ｖksに電圧補正値βが加算され、差分Ｋが負の場合には現在の基準電圧Ｖksから電圧補正値βが減算される。
【００４４】
これにより、オペアンプ４の基準電圧Ｖksがオフセット電圧Ｖａに合わせ込まれ、オペアンプ４は新たな基準電圧Ｖktに基づき増幅信号Ｓｂを出力する。従って、地震センサ３のオフセット電圧Ｖａとオペアンプ４の基準電圧Ｖｋとの間にずれが殆ど生じなくなり、オペアンプ４から増幅信号Ｓｂが振幅方向に大きくずれた状態で出力されずに済む。このため、従来技術での問題であったオフセット電圧Ｖａと基準電圧Ｖｋとの差に起因する震度演算精度の低下の問題が生じ難くなる。
【００４５】
ここで、オフセット電圧Ｖａの変位は少しずつ生じるものであるので、基準電圧Ｖｋを補正する構成としても、オフセット電圧Ｖａと基準電圧Ｖｋとの間に誤差が生じた状態で１６倍ＡＤ平均値ＧAV16が算出されてしまう現状があることから、この１６倍ＡＤ平均値ＧAV16についても補正する必要がある。従って、震度演算回路９は、震度補正値Ｘを用いて現在の１６倍ＡＤ平均値ＧAV16s を補正して新たな１６倍ＡＤ平均値ＧAV16t を求める。ここで用いる震度補正値Ｘは、１６倍ＡＤ平均値ＧAV16s を正しい値に合わせ込むために電圧補正値βを所定倍した値であり、増幅率が１６倍のオペアンプを使用し、電圧補正値βを０．１Ｖとした場合にはβ×（１６−１）の値をとる。
【００４６】
この平均値補正を行うとき、震度演算回路９は差分Ｋが正の場合、現在の１６倍ＡＤ平均値ＧAV16s から震度補正値Ｘを減算し、それを新たな１６倍ＡＤ平均値ＧAV16t とする。従って、図４に示すように１６倍ＡＤ平均値ＧAV16s が震度補正値Ｘ分だけ下がり、１６倍ＡＤ平均値ＧAV16が好適な値をとることになる。一方、この平均値補正を行うとき、震度演算回路９は差分Ｋが負の場合には、現在の１６倍ＡＤ平均値ＧAV16s に震度補正値Ｘを加算し、それを新たな１６倍ＡＤ平均値ＧAV16t とする。これにより、差分Ｋが負の場合のときも１６倍ＡＤ平均値ＧAV16が好適な値に補正される。
【００４７】
次に、震度演算回路９が行う補正処理を図５に示すフローチャートに従って説明する。
ステップ１００では、１６倍ＡＤ値により求めた１６倍ＡＤ現在値Ｇ16を用い、所定時間の間の１６倍ＡＤ平均値ＧAV16を算出する。
【００４８】
ステップ１０１では、１６倍ＡＤ平均値ＧAV16と、オペアンプ４の基準電圧Ｖｋとの差の絶対値｜Ｋ｜を算出する。
ステップ１０２では、絶対値｜Ｋ｜が閾値α以上か否かを判断する。ここで、｜Ｋ｜≧αが成立すれば、地震センサ３のオフセット電圧Ｖａとオペアンプ４の基準電圧Ｖｋとがずれていると判断してステップ１０３に移行する。一方、｜Ｋ｜≧αとが不成立であれば、オフセット電圧Ｖａと基準電圧Ｖｋとの関係は正常であると判断して、この処理を終了する。
【００４９】
ステップ１０３では、１６倍ＡＤ平均値ＧAV16と基準電圧Ｖｋとの差分Ｋが正か負かのどちらであるかを判断する。ここで、差分Ｋが正であれば増幅信号Ｓｂが振幅中心Ｌ（図３参照）を挟んで上側にずれたと判断してステップ１０４に移行する。一方、差分Ｋが負であれば増幅信号Ｓｂが振幅中心Ｌを挟んで下側にずれたと判断してステップ１０６に移行する。
【００５０】
ステップ１０４では、現在の基準電圧Ｖksに電圧補正値βを加算し、それを新たな基準電圧Ｖkt（＝Ｖks＋β）として算出する。このため、オペアンプ４からは新たな基準電圧Ｖktを振幅中心Ｌとした増幅信号Ｓｂが出力される。
【００５１】
ステップ１０５では、現在の１６倍ＡＤ平均値ＧAV16s から震度補正値Ｘを減算し、それを新たな１６倍ＡＤ平均値ＧAV16t として算出する。このため、１６倍ＡＤ平均値ＧAV16も補正される。
【００５２】
ステップ１０６では、現在の基準電圧Ｖksから電圧補正値βを減算し、それを新たな基準電圧Ｖkt（＝Ｖks−β）として算出する。このため、オペアンプ４からは新たな基準電圧Ｖktを振幅中心Ｌとした増幅信号Ｓｂが出力される。
【００５３】
ステップ１０７では、現在の１６倍ＡＤ平均値ＧAV16s に震度補正値Ｘを加算し、それを新たな１６倍ＡＤ平均値ＧAV16t として算出する。このため、１６倍ＡＤ平均値ＧAV16も補正される。
【００５４】
本例では、１６倍ＡＤ平均値ＧAV16とオペアンプ４の基準電圧Ｖｋとの差の絶対値｜Ｋ｜を算出し、絶対値｜Ｋ｜が閾値α以上となるか否かを見ることで、地震センサ３のオフセット電圧Ｖａとオペアンプ４の基準電圧Ｖｋとの間にずれが生じていないか否かを見る。そして、オフセット電圧Ｖａと基準電圧Ｖｋとの間にずれが生じたと状態と判断されたときに、電圧補正値βを用いて基準電圧Ｖｋを補正する構成である。従って、オペアンプ４の増幅信号Ｓｂの振幅中心Ｌが振幅方向に大きくずれずに済み、１６倍ＡＤ値を用いた震度演算の精度を確保することが可能となる。
【００５５】
ここで、地震センサ３のオフセット電圧Ｖａの変位によって増幅信号Ｓｂが不正な値をとった場合、この変位は少しずつ生じるものであるので、不正な状態のときの増幅信号Ｓｂを用いて１６倍ＡＤ平均値ＧAV16が算出されたことになる。しかし、本例では基準電圧Ｖｋの補正に伴い、震度補正値Ｘを用いて１６倍ＡＤ平均値ＧAV16も補正する構成であるので、１６倍ＡＤ平均値ＧAV16についても大きな誤差が生じずに済み、このことも震度演算精度の向上に寄与する。
【００５６】
従って、第１実施形態によれば以下に記載の効果を得ることができる。
（１）オフセット電圧Ｖａと基準電圧Ｖｋとの間にずれが生じた場合には、電圧補正値βを用いて基準電圧Ｖｋが補正されるので、増幅信号Ｓｂが大きくずれた状態で出力されずに済む。従って、１６倍ＡＤ値、ひいては１６倍ＡＤ値の演算用ＡＤ値に誤差が生じ難くなり、震度演算の精度を向上することができる。
【００５７】
（２）１倍ＡＤ現在値Ｇ１（１６倍ＡＤ現在値Ｇ16）と１倍ＡＤ平均値ＧAV1 （１６倍ＡＤ平均値ＧAV16）との差を震度値Ｍとして求めるので、地震以外の揺れを地震として検出し難くなり、地震計１の信頼性を向上することができる。
【００５８】
（３）基準電圧Ｖｋを補正する構成としても、オフセット電圧Ｖａと基準電圧Ｖｋとの間のずれを検出するまでの所定時間の間は誤差の生じた増幅信号Ｓｂが出力されることになるため、誤差を含む増幅信号Ｓｂで１６倍ＡＤ平均値ＧAV16が算出されてしまうことになる。しかし、オフセット電圧Ｖａと基準電圧Ｖｋとの間にずれが生じた場合には、震度補正値Ｘを用いて１６倍ＡＤ平均値ＧAV16が補正されるので、誤差を含む１６倍ＡＤ平均値ＧAV16で震度値Ｍを求めずに済み、震度演算の精度を一層向上することができる。
【００５９】
（４）Ａ／Ｄ変換回路８は１０ビットの分解能を有するものであるが、Ａ／Ｄ変換回路８からＡ／Ｄ変換されて各々出力される１倍ＡＤ値及び１６倍ＡＤ値に対し、１６倍ＡＤ値には上位に、１倍ＡＤ値には下位に４ビットのダミーデータを付与して各々１４ビットのデジタル値にして震度演算を行う構成である。従って、ソフト的な手法で検出信号Ｓａ及び増幅信号Ｓｂの分解能を上げることができるので、ビット数の高いＡ／Ｄ変換回路を用意する必要がなく、地震計１を小型かつ安価に提供することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図６に従って説明する。なお、本例は第１実施形態に比べて震度演算の補正処理方法が異なるだけであり、他の基本的な構成は同じである。従って、本例では第１実施形態と同一部分については同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６１】
図６は、地震計１の概略を示す構成図である。マイコン５にはオフセット端子５ｄが設けられ、そのオフセット端子５ｄはバッファ７の出力端子に接続されている。Ａ／Ｄ変換回路８は、オフセット端子５ｄを介して基準電圧Ｖｋを入力し、それをＡ／Ｄ変換して所定ビット（本例では１０ビット）のデジタル信号（以下、オフセットＡＤ値と記す）に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換回路８は、そのオフセットＡＤ値を震度演算回路９に出力する。
【００６２】
ところで、第１実施形態でも述べたように、温度ドリフト等に起因したオフセット電圧Ｖａの変位によってオフセット電圧Ｖａとオペアンプ４の基準電圧との間にずれが生じると、オペアンプ４から増幅信号Ｓｂが振幅方向に大きくずれて出力され、１６倍ＡＤ値に基づく震度演算の精度が低下してしまう。同様に、増幅信号Ｓｂが飽和して震度演算回路９が正確に増幅信号Ｓｂの値を取れない不具合も生じる。従って、これを解消する方法として、本例の地震計１は以下に示す対処方法を実施している。
【００６３】
以下に詳述すると、ＲＯＭ１０には、１６倍ＡＤ値を用いたときの震度演算の精度を確保する補正処理プログラムが記憶されている。この補正処理プログラムは、地震センサ３のオフセット電圧Ｖａが温度ドリフト等によって変位することを考慮して、増幅信号Ｓｂ側の演算用ＡＤ値について仮想値（以下、仮想ＡＤ値と記す）を演算するプログラムである。震度演算回路９は、所定のサイクル単位でこの補正処理プログラムを繰り返し実行し、以下の処理を実行している。
【００６４】
まず、震度演算回路９は１６倍ＡＤ値の値がいくつであるかを判断する。ここで、１６倍ＡＤ値が所定範囲内（本例では、例えば３２≦１６倍ＡＤ値≦１０１２）であれば、震度演算回路９は次式(1) により仮想ＡＤ値を演算する。
【００６５】
仮想ＡＤ値＝（１６倍ＡＤ値−オフセットＡＤ値）＋（１６×オフセットＡＤ値）…(1) 
一方、１６倍ＡＤ値が所定範囲外（本例では０≦１６倍ＡＤ値≦３１、又は１０１３≦１６倍ＡＤ値≦１０２３）であれば、震度演算回路９は次式(2) により仮想ＡＤ値を演算する。
【００６６】
仮想ＡＤ値＝１６×１倍ＡＤ値…(2) 
なお、１６倍ＡＤ値とオフセットＡＤ値との差分に１６×オフセットＡＤ値を加えることで、仮想ＡＤ値は１４ビットのデジタル信号となる。そして、震度演算回路９はこの仮想ＡＤ値から１６倍ＡＤ現在値Ｇ16及び１６倍ＡＤ平均値ＧAV16を算出し、この差をとって震度値Ｍを導き出す。従って、震度演算の際には仮想ＡＤ値が用いられるので、オフセット電圧Ｖａと基準電圧Ｖｋとの間にずれが生じても、或いは大きな地震が生じて増幅信号Ｓｂが飽和しても、ほぼ正確に震度演算を行うことが可能となる。
【００６７】
従って、第２実施形態によれば第１実施形態の（２）及び（４）に記載の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（５）増幅信号Ｓｂ側の震度用ＡＤ値として仮想ＡＤ値が算出され、この仮想ＡＤ値に基づき１６倍ＡＤ現在値Ｇ16、１６倍ＡＤ平均値ＧAV16及び震度値Ｍが演算される。従って、地震センサ３のオフセット電圧Ｖａがオペアンプ４の基準電圧Ｖｋからずれたとしても、そのずれを加味した仮想ＡＤ値によって震度演算が行われるので、大きくずれた増幅信号Ｓｂで震度演算を行う状況が生じ難くなり、震度演算の精度を向上することができる。
【００６８】
（６）増幅信号ＳｂがＡ／Ｄ変換回路８の信号入力範囲を超えたとしても、この超えた部分（飽和した部分）については震度演算回路９が仮想ＡＤ値として算出する構成である。従って、Ａ／Ｄ変換回路８からのデジタル信号が飽和しても、この飽和した部分については増幅信号Ｓｂの電圧レベルに準じたデジタル値が仮想ＡＤ値として算出されるので、好適な値で１６倍ＡＤ現在値Ｇ16や１６倍ＡＤ平均値ＧAV16を求めることができ、震度演算の精度向上化に寄与する。
【００６９】
なお、本実施形態は前記に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・  第１実施形態において、オフセット電圧Ｖａと基準電圧Ｖｋとがずれているか否かの判断は、１６倍ＡＤ平均値ＧAV16と基準電圧Ｖｋとの差で見ることに限定されない。例えば、地震センサ３からの検出信号Ｓａと基準電圧Ｖｋとの差で見てもよい。
【００７０】
・  第２実施形態において、式(1) を用いるときの１６倍ＡＤ値の範囲は、余裕を持たせて３２〜１０１２であることに限らず、例えば最大の範囲をとって０〜１０２３としてもよい。
【００７１】
・  第１及び第２実施形態において、第１実施形態の構成（基準電圧Ｖｋをオフセット電圧Ｖａに合わせ込む構成）と第２実施形態（仮想ＡＤ値を算出する構成）とを組み合わせてもよい。
【００７２】
・  第１及び第２実施形態において、オペアンプ４の増幅率は１６倍に限らず、これ以外の値を用いてもよい。
・  第１及び第２実施携帯において、ダミーデータは４ビットに限らず、例えば２ビットや８ビットなど、他の値を用いてもよい。
【００７３】
・  第１及び第２実施形態において、Ａ／Ｄ変換回路８の分解能は１０ビットに限らず、例えば１２ビットや８ビット等でもよい。
・  第１及び第２実施形態において、地震計１の駆動源である単一電源は、地震計１の外部（例えば家庭用電源）から供給されてもよいし、或いは地震計１に内蔵した電源（例えばバックアップ電源）から供給されてもよい。
【００７４】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（１）請求項１〜５のいずれかにおいて、前記演算手段は、前記検出信号の電圧レベルが所定レベルに達していないときには前記増幅信号に基づくデジタル信号の上位にダミーデータを付与して震度値を演算し、前記検出信号の電圧レベルが前記所定レベルに達しているときには前記検出信号に基づくデジタル信号の下位にダミーデータを付与して震度値を演算する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１実施形態における地震計の概略を示す構成図。
【図２】震度値と地震センサの検出信号との関係を示すグラフ。
【図３】増幅信号の電圧レベルの計時変化を示す波形図。
【図４】１６倍ＡＤ平均値の計時変化を示す波形図。
【図５】震度演算回路が行う補正処理を示すフローチャート。
【図６】第２実施形態における地震計の概略を示す構成図。
【図７】従来における地震計の概略を示す構成図。
【図８】（ａ）は地震センサの検出信号の計時変化を示す波形図、（ｂ）はオペアンプの増幅信号の計時変化を示す波形図。
【符号の説明】
【００７６】
１…地震計、３…地震検出手段としての地震センサ、４…増幅手段としてのオペアンプ、８…Ａ／Ｄ変換手段としてのＡ／Ｄ変換回路、９…演算手段、判断手段、補正手段及び算出手段を構成する震度演算手段、Ｓａ…検出信号、Ｓｂ…増幅信号、Ｖｋ（Ｖks，Ｖkt）…基準電圧、Ｖａ…オフセット電圧、Ｇ…現在値、ＧAV…平均値、Ｍ…震度値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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