(57)【要約】【解決手段】環境領域（２）における地震波（７）を測定するのに適した器械（１）であり、地震波が分散することなく実質的に伝搬できるような導波管（３、４、および５）を包含し、該導波管には変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）が設けられている。
2004510954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震波が分散することなく実質的に伝搬できるような導波管（３、４、および５）を包含し、上記導波管（３、４、および５）には変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）が設けられているような、環境領域（２）における地震波を測定するのに適した器械（１）。
【請求項２】
前記導波管（３、４、および５）は前記環境領域（２）におけるキャビティ（４）に取り付けられるバー（３）であるような、請求項１の器械。
【請求項３】
前記導波管（３、４、および５）の機械的インピーダンスは前記器械（１）が配置される環境領域（２）と実質的に同じであるような、請求項１または２の器械。
【請求項４】
前記導波管（３、４、および５）は前記環境領域（２）におけるキャビティ（４）に取り付けられるバー（３）であり、上記キャビティ（４）および上記バー（３）は、
ρ１Ｃ１Ａ１　＝　ρ２Ｃ２Ａ２
ここでρ１およびρ２は、それぞれ環境領域（２）およびバー（３）の密度であり、
Ａ１およびＡ２は、それぞれキャビティ（４）およびバー（３）の断面積であり、
Ｃ１およびＣ２は、それぞれ環境領域（２）およびバー（３）の弾性波速度である
というように選択されるような、請求項３の器械。
【請求項５】
前記バー（３）は金属であるような、請求項２、３、または４の器械。
【請求項６】
前記バー（３）はへこみであるような、請求項２から５のいずれか１つの器械。
【請求項７】
前記変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）は、実質的に慣性の影響を受けないような十分に質量が低いものであるような、先のクレームのいずれか１つの器械。
【請求項８】
前記導波管（３、４、および５）には少なくとも２つの変形を測定する手段（６ａおよび６ｂ）が設けられており、一方の手段（６ｂ）は上記導波管（３、４、および５）の主軸（１２）と実質的に平行な方向における変形を測定するようになされており、他方の手段（６ａ）は上記導波管（３、４、および５）の主軸（１２）に対して約４５°の方向における変形を測定するようになされているような、先のクレームのいずれか１つの器械。
【請求項９】
前記導波管（３、４、および５）には、
変形を測定する少なくとも２つの平行した手段（６ｂおよび６ｄ）が、上記導波管（３、４、および５）の主軸（１２）の方向に伝搬する縦の地震波によって生ずるような上記主軸（１２）に沿った上記導波管（３、４、および５）の変形を測定し、
変形を測定する少なくとも２つの斜角の手段（６ａおよび６ｃ）が、上記導波管（３、４、および５）の主軸（１２）の方向に伝搬する剪断地震波によって生ずるような上記主軸（１２）に対して約４５°の角度における導波管（３、４、および５）の変形を測定する
ような、少なくとも４つの変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および６ｄ）が設けられているような、先のクレームのいずれか１つの器械。
【請求項１０】
前記変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）は電子であるような、先の請求項のいずれか１つの器械。
【請求項１１】
前記変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）は、広周波数帯幅増幅器（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、または１０ｄ）に独立して接続されるような、請求項１０の器械。
【請求項１２】
増幅器（１０ａおよび１０ｃ）に接続される変形を測定し、かつ前記導波管（３、４、および５）の主軸（１２）に関して同じアライメントを有するような２つ以上の変形測定手段（６ａおよび６ｃ）が設けられる器械であって、少なくとも一方（６ｃ）の増幅器（１０ｃ）は低振幅地震波を記録するために較正される高利得を有し、少なくとも他方（６ａ）の増幅器（１０ａ）は強度の大きい地震波の圧力、変位、および粒子速度の高いピーク値を記録するために較正される低利得を有するような、請求項１０または１１の器械。
【請求項１３】
記録設備（１１）を含み、前記変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）の出力、および／または出力される前記増幅器（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、および／または１０ｄ）の出力を記録するような、請求項１０、１１、または１２の器械。
【請求項１４】
前記変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）は、環境領域の影響に反応しない回路構成によって増幅器（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、および／または１０ｄ）および／または記録設備（１１）に接続されるような、請求項１１、１２、または１３の器械。
【請求項１５】
前記キャビティ（４）の少なくとも１つの壁は、前記器械（１）が完全に単一方向となることができるように１つ以上の切れ目（１３、１４、１５、および／または１６）によって形が変更されているような、請求項２から１４のいずれか１つの器械。
【請求項１６】
前記導波管の主軸（１２）に平行な前記キャビティ壁の両側に連続して前記環境領域内に４つの切れ目（１３、１４、１５、および１６）が入れられるような、請求項１５の器械。
【請求項１７】
地震波を測定するため、先の請求項のいずれか１つの器械（１）を使用すること。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、地震波を測定するための改良された装置を提供する。
【０００２】
（背景技術）
地質の不安定、および採鉱や大掘削作業によって生ずる岩石の衝撃によって誘発される地震や地すべりなどといった自然の大災害事は、建築物や工業プラントが破壊されることにより多数の被害者を生み出すとともに莫大な経済的損失を引き起こす。
【０００３】
現時点において、地震学は信頼できるような地震予知を行っていない。上記のような出来事を観測するために現在使用されている地震計や振動加速度計などの器械類は、主に加速度という１つの工学的パラメータのみを測定することを考慮して開発されてきた。このパラメータは、技術者が、耐震建造物に作用する負荷を上記建造物の推定質量を用いて計算するために使用される。また現在の地震計は、強い地震の臨界近接地における強い運動によって生ずる加速度、変位、速度、発生時間のピーク値を確実に正確に記録することができない（Ｐ．Ｃ．　Ｊｅｎｋｉｎｓ「工学地震学（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｙ）」、「地震：観測、理論、および解釈（Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ：Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ）」より、編集者：Ｈ．Ｋａｎａｍｏｒｉ　ａｎｄ　Ｅ．　Ｂｏｓｃｈｉ、北オランダ、１９８３年）。
【０００４】
地震波パラメータ（加速度、変位、および速度のピーク値を含む）の精密な測定が欠如しているため、近接する震央地域における強い地震に対して耐久力を有する建築物および工業プラントの一貫した設計が妨げられる。この事実は、近年の強い地震において重要な建設物が倒壊したことで立証された。より一貫して建築物の設計を行うためには、建築物に作用する地震波を直接測定できるということが、有利な要因になると思われる。なぜなら、土台の程度が分かれば、作用する負荷をより正確に計算することができるからである。
【０００５】
信頼できる科学的な地震予知能力が存在しないということは、周知である。このことは、最近の大きな地震（１９８５年Ｍｅｘｉｃｏ　Ｃｉｔｙ，Ｆｒｉｕｌｉ、１９９５年Ａｅｇｉｏｎ、１９９４年Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ、１９９５年Ｋｏｂｅ、１９９７年Ｕｍｂｒｉａ、１９９９年Ｔｕｒｋｅｙ）において、当局もすべての住民も備えが不足しており、これが多数の被害者を生む原因の１つであったということから、悲惨にも十分に立証されている。
【０００６】
地震を予知するためのいくつかの経験的な試みはすでに行われている。ギリシャにおいては、地震の数日前に現れる土の中での電流の変化に基づいて試みが行われ、日本においては、鉱水内の塩化物および硫黄含有物の変化に基づいて試みが行われた。しかしこれらは大いに失敗した。
【０００７】
地震は、大きな地質上の物質集団の破砕／滑動から生ずるエネルギー放出によって概して引き起こされるものであり、地震エネルギーの放出は、地震波が伝搬することで発生する。大きな破砕の前には、低いレベルのエネルギー放出および低い振幅の地震波を発生させるような小さな破砕がある。これらの小さな破砕は大きな地震の前兆であり、地震を予知するためには、通常の連続的な地面の微振動から上記小さな破砕を解明しなければならない。
【０００８】
現在の地震計は、環境条件（たとえば風や環境温度、気圧および湿度の変化）および他の震源による地面の振動のため、ノイズ率に対する信号が非常に低くなっており、前兆に関する信頼できる記録を与えることができない。したがって、現在の地震計の記録に基づく地質集団の破砕工程の位相が異なっているような地震波特性の相互関係は非常に不正確であって、地震を予知することができない。
【０００９】
強い地震による損傷が土木工学建設物に与える影響は、原因となる断層から数十キロメートル（Ｐ．Ｃ．Ｊｅｎｎｉｎｇｓ「工学地震学」）までに限定される。この範囲の外側においても依然として運動は知覚されるが、一般的には非構造的損傷にしか結びつかない。この情況の１つの結果は、地震計の器械からの詳細な記録は工学地震学においては通常大して意味がないということである。
【００１０】
１つの理由としては、地震計は近接地ではスケールが使えなくなるということである。地震計は、運動が非常に小さく、かつ通常は非常にばらついているため強い振動に関して際立って有益なものとはならないというような場合にのみ、スケール上の値となる。２つ目の理由としては、大抵の地震計におけるトランスデューサの自然周波数は非常に低いため、強い地震の近接地における記録からの高周波数地上加速度の測定は、困難かつ不正確な工程であるということである。したがって、強い振動の振幅、持続時間、周波数含有量、および程度に関する知識が欠如している。
【００１１】
さらに、１秒未満の時間内に地上速度が１０ｍ／ｓという値に到達可能であって建築物の構造に非常に大きな変位が与えられるような非常に近接した地（たとえばΔ＜２０Ｋｍ）における記録には、欠点がある。
【００１２】
強い運動は決定的に断層破断力学の詳細によって左右されるため、地震計の記録の高周波数含有量は、地震工学の前進、および強い地震の予知における進展には重要なものである。高周波数加速度記録図からの短い発生時間の測定は、ノイズがあること、および可変性が高いことから非常に不正確である。
【００１３】
また、地すべりや火山活動、採鉱における岩石の衝撃、および大規模な土木工学建設工事（たとえばダム）のぐらつきによって生ずる地中の地震波を観察するためには、低振幅波の場合とピーク振幅波の場合との両者における発生時間、圧力、変位、地上速度などといった波パラメータを記録できるような装置が必要である。これらの場合、測定された波パラメータと波源の状態との相関は、より高い信頼のおける方法で確立および立証可能であるため、災害予知の効果は地震に対してよりも早く増大すると予想される。
【００１４】
（発明の開示）
本発明の目的は、大災害事（断層破断工程）の源とさらに相関して上記のような大災害事の予測を進歩させることができるようなすべての地震波パラメータの正確な測定を可能にする、新しい観測器械を提供することである。
【００１５】
本発明によると、地震波が分散することなく実質的に伝搬することができるような導波管を包含し、上記導波管にはその変形を測定する手段が設けられているような、環境領域における地震波を測定するのに適した器械が提供される。
【００１６】
地震波が分散することなく上記導波管を通して伝搬される結果、導波管の長さに沿って特性の測定が可能となるようにする波の形状および振幅は変更されない。
【００１７】
本発明によると、地震波を測定するための本発明による器械の使用が、さらに提供される。
【００１８】
上記導波管は、環境領域内のキャビティに取り付けられるバーであることが好ましい。上記導波管の機械的インピーダンスは、本発明による器械が配置される環境領域のインピーダンスと実質的に同じであることが好ましい。
【００１９】
導波管の機械的インピーダンスと環境領域の機械的インピーダンスとの実質的な調和は、以下のようにバーの材料と、キャビティおよびバーの結合構造とを選択することによって達成される。
ρ１Ｃ１Ａ１　＝　ρ２Ｃ２Ａ２
ここでρ１およびρ２は、それぞれ環境領域およびバーの密度であり、
Ａ１およびＡ２は、それぞれキャビティおよびバーの断面積であり、
Ｃ１およびＣ２は、それぞれ環境領域およびバーの弾性波速度である。
【００２０】
導波管の機械的インピーダンスと環境領域の機械的インピーダンスとが実質的に調和する結果、導波管における入り口の平静さおよび地震波の伝搬が向上する。
【００２１】
導波管において使用されるバーは、金属（たとえばアルミニウム）であることが好ましい。上記バーおよびキャビティの直径および長さは、概して、導波管が配置される環境領域の物理的特性によって左右される。上記バーの寸法は、直径１００から１５０ｍｍ、長さ５００から７５０ｍｍであれば、さらに好ましい。
【００２２】
既知の方向から来るノイズ源は、その影響を最小限に抑えるように上記バーの軸を注意して整列させることによって抑えることが好ましい。
【００２３】
上記バーは、インピーダンスの適合が向上するように、たとえば管形状のへこみであることも随意である。
【００２４】
上記器械を配置可能な適当な環境領域は、たとえば、ダムの基礎や橋の鉄塔、建築物の基礎などのような土木工学建造物の地面またはキャビティである。
【００２５】
変形を測定する手段は、電子であることが好ましい。上記手段は、実質的に慣性の影響を受けないだけの十分に低い質量のものであれば、さらに好ましい。この利点は、上記のような変形測定手段であれば、１００ＫＨｚよりも高い周波数まで地震波の瞬間的な作用についていけるということである。さらにこのような変形を測定する手段は、１０マイクロセカンドという位数の地震波の急激な発生時間を測定することができる。これは、従来の地震計用の構造部分を改良したものである。従来の地震計は非常に重量が重い（数キログラム）ため、明瞭性をもって地震波の瞬間的なピーク値についていくことができず、また記録される現象の周波数を数ヘルツに限定するような慣性の影響を受ける。変形を測定する手段は、高感度半導体ひずみゲージであることがもっとも好ましい。
【００２６】
導波管には、少なくとも２つの変形を測定する手段が設けられていることが好ましい。上記変形を測定する手段の一方は、導波管の主軸と実質的に平行な方向における変形を測定するようになされており、他方は、導波管の主軸に対して約４５°の方向における変形を測定するようになされている。上記のような構成の利点は、導波管が適切に設置された場合、縦または横の剪断地震波によって器械と器械が配置される環境領域とのインターフェースにおける圧力および変位がいつ与えられるのか、認識することができるということである。
【００２７】
導波管には、以下のような、変形を測定する少なくとも４つの手段が設けられることが好ましい。
【００２８】
変形を測定する少なくとも２つの平行な手段が、導波管の主軸の方向に縦の地震波が伝搬することによって引き起こされる上記主軸に沿った導波管の変形を測定するようになされているもの。
【００２９】
変形を測定する少なくとも２つの斜角の手段が、導波管の主軸の方向に剪断地震波が伝搬することによって引き起こされる上記主軸に対して約４５°の角度における導波管の変形を測定するようになされているもの。
【００３０】
変形を測定する各手段は、広周波数帯幅増幅器に独立して接続されることが好ましい。上記増幅器のアウトレットは、たとえば、ケーブルまたは無線リンクを用いて過渡記録器に接続されることによって記録されることが好ましい。
【００３１】
増幅器に接続され、かつ導波管の軸に関して同じアライメントを有するような変形を測定する２つ以上の手段がある場合、一方の手段の増幅器は低振幅地震波（前兆）を記録するために較正される高利得値を有し、他方の手段の増幅器は強度の大きい地震波の圧力、変位、および粒子速度の高ピーク値を記録するために低利得を有する。
【００３２】
したがって変形を測定する４つの手段があるような上記の例においては、変形を測定する１つの平行なおよび１つの斜角の手段の増幅器は、低振幅地震波（前兆）を記録するために較正される高利得値を有することが好ましく、他方の平行なおよび斜角の変形を測定する手段の増幅器は、強度の高い地震波の圧力、変位、および粒子速度の高ピーク値を記録するために低利得を有することになる。
【００３３】
広域周波数帯幅（１００ＫＨｚ）の増幅器は、結果的に既知の周波数の環境ノイズのフィルタリングができるようにするため、いかなる周波数の変更もなく変形を測定する手段からの信号を決定するために使用されることが好ましい。
【００３４】
変形を測定する手段が電子の場合、上記変形を測定する手段は、電子回路構成を介してその増幅器および／または記録設備に接続されることが好ましい。上記電子回路構成は、環境の影響（たとえば温度変化）および地面のマイクロ微動（たとえば曲げおよび振動の影響）に対して保護されているか、さもなければ上記に対して反応しないようになされている。これは、ノイズの影響を減少させるため、および、特に従来の地震計の記録と比較して低振幅地震波の記録において明瞭性を向上させるためである。
【００３５】
器械のすべての部分（たとえばバー、半導体ひずみゲージ、および過渡記録器）は工業を起源とするものであり、概して、粗く厳しい環境に対する耐久性を有するバージョンにおいて入手可能である。
【００３６】
キャビティの少なくとも１つの壁は、器械を完全に一方向に向けることが可能であるような、またより好ましくは、器械が環境領域と導波管との間の機械的インピーダンスの調和を最適化できるようにするような、１つ以上の切れ目を入れることによって形を変えることが好ましい。また導波管軸に平行な上記キャビティ壁の両側に連続して、環境領域内に４つの切れ目を入れることはさらに好ましい。
【００３７】
本発明による器械が適当に配列されれば、２次元および／または３次元における地震波を測定することが可能である。このことから、２次元において地震波を測定するためには、本発明による２つの器械を、導波管の主軸が互いに約９０度の角度となるように配置して用いることが好ましい。３次元において地震波を測定するためには、本発明による３つの器械を、その導波管の主軸が互いに約９０度の角度となるように構成して用いることが好ましい。
【００３８】
本発明による器械が、配置されている環境と物理的に直接接触して正確に測定を行うようなパラメータは、縦および横の地震波に関して環境に地震波が与える圧力、変位、粒子速度、発生時間である。
【００３９】
正確に測定可能な波パラメータの数が増加し、地震波のタイプ（すなわち縦または横）と結び付けられることにより、以下のことが可能となる。
・概して、震源である断層の破断状態とさらに綿密な相互関係を有するようになること。
・低振幅地震波（地震の前兆）の場合、原因と結果の論理的な相互関係に基づいて大災害事の予知能力を増大させるような断層の破断情況とさらに確実に相互関係を有するようになること。
・技術者が、現在よりもさらに一貫した方法で、近接する震央地域において測定される加速度、圧力、変位、速度のピーク値を用いて耐震建築物を設計するようになること。
【００４０】
地震波を器械に導くのは、環境領域とのインターフェースにおいて地震波が器械に作用する圧力または応力である。この地震波は器械を弾力的に変形させ、この変形εは、時間ｔの機能として変形を測定する手段によって測定されることが好ましい。
【００４１】
変形を測定する手段において公知の単軸弾性波伝搬理論を適用することにより、導波管の測定された変形ε（ｔ）（時間ｔに対する変形εの変分）を用いて、環境領域と器械とのインターフェースにおけるすべての地震波パラメータを計算することが可能である。
【００４２】
地震波によって地上において作用される圧力Ｐ（または応力Ｔ）対時間ｔは、導波管に作用される圧力対時間Ｐ（ｔ）に等しく、以下の通り与えられる。
Ｐ（ｔ）　＝　Ｅε（ｔ）
ここでＥは、器械内の導波管を形成するために使用される材料のヤングのモジュールである。
【００４３】
地震波によって与えられる環境領域の変位Ｄ対時間は、環境領域と器械とのインターフェースの変位に等しく、以下の通り与えられる。
2004510954.tif 000003
ここでＣ０は、導波管における弾性波速度である。
【００４４】
地上粒子速度は、以下の通りである。
Ｖ　＝　Ｃ０ε（ｔ）
【００４５】
地震波の発生時間は記録から直接推論され、地上速度および加速度は変位記録から計算される。
【００４６】
本発明の器械のさらなる利点は、マグニチュードの大きな地震の近接地において地震の前兆および強い運動にそれぞれ対応する低振幅地震波パラメータおよび高振幅地震波パラメータの両者を測定することができるということである。
【００４７】
本発明による器械の別の利点は、導波管を形成するために用いられる材料の弾性限界が当該環境領域の地域的な素材の弾性限界と比較して概して非常に高いため非常に大きなピーク値を測定することができ、これにより従来の地震計の飽和現象が回避されるということである。
【００４８】
本発明の器械の、従来の激動地震計および振動加速度計と比較した場合のさらに重要な特徴は、近接する震央地域におけるマグニチュードの大きな地震によって生み出される強い地震波の圧力、変位、粒子速度、発生時間、速度、および加速度がピーク値である環境領域と物理的に接触した状態で、直接測定を行うことができるということである。瞬間的な性質のピーク値は高周波数（＞１００Ｈｚ）であることを特徴とするのに対し、従来の地震計は一般的に２５Ｈｚよりも低い周波数に対する慣性器械であるため、従来の地震計では、強い地震波のピーク値を信頼できる形で記録することはできない。
【００４９】
本発明の器械が瞬間高振幅地震波パラメータを明瞭に記録する能力は、環境領域と器械とのインターフェースにおいて可聴インピーダンスが連続しているため、および一般に導波管が実質的に弾力を有したままであるため、地震波が、形状および振幅が変更されることなく導波管に進入および伝搬することができるということによるものである。これは、センサとセンサが配置されている環境領域との連結が、この物理的原則にしたがわないような導電要素を通して実現されるような地震計の場合には当てはまらない。
【００５０】
現在までのところ、強い地震による圧力、加速度、速度、および変位のピーク値は正確に測定されたことがなく、現存する値には大きなエラーが作用している。これは、圧力の測定に特に当てはまることである。建築物の基礎に作用する圧力波の直接的な測定により、地震の間に建造物に作用する負荷のさらにより正確な推定値が与えられる。
【００５１】
地震工学界は、震央地域に近接した強い地震の結果生ずる力、加速度、変位、および速度のピーク値に対する耐久性を有する建築物の一貫した設計のための正確なデータの不足に悩まされている。この正確なピーク値の不足は、本発明によって解消される。
【００５２】
従来の地震計と比較した場合の本発明の別の重要な特徴は、導波管に設けられた変形を測定する手段の感度が非常に高いものであるため、非常に高い感度および明瞭性で低振幅地震波のパラメータを測定する能力があるということである。
【００５３】
ノイズを減少させながら低振幅地震波の波パラメータを明瞭に記録するという本発明の能力は、低振幅地震波（前兆）を断層の破断情況と相関させるという新たな可能性を地震学者に与えるものであり、したがって地震予知の新たな展望を開くものである。
【００５４】
地震予知の新たな可能性は、岩石破砕研究室での実験によって支援されている。上記実験では、地震予知モデルを確認するために、現場で収集された記録を研究所での記録と比較することが可能である。
【００５５】
本発明は、下記の図面を参照しながら説明されるが、これらの図面は、得られた保護範囲を限定する目的のものではない。
【００５６】
図１は、地面２に設置される、本発明による器械を示す。この器械は、キャビティ４に取り付けられたアルミニウムバー３を包含し、ポイント５において地面と接続される。変形を測定する手段は半導体ひずみゲージ６ａ、６ｂ、６ｃ、および６ｄであり、バー３に取り付けられている。バー３およびキャビティ４は、地震波が反射することなく上記バーを通して伝達されるように構成されている。これは、矢印８および９で示される方向に上記バーを通して進む地震波７を描くことによって明らかにされている。
【００５７】
図２は、図１に示される器械をさらに詳細に描いた図である。用いられている参照番号は、図１と同じ意味を有する。上記バーの主軸は、点線１２で示されている。このことから、半導体ひずみゲージ６ｃおよび６ａは主軸１２に対して４５°の角度でバー３に取り付けられており、半導体ひずみゲージ６ｄおよび６ｂは主軸１２に平行となるようにバー３に取り付けられているということが分かる。半導体ひずみゲージ６ａ、６ｂ、６ｃ、および６ｄの各々は、独立した増幅器１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、および１０ｄにそれぞれ接続されている。増幅器１０ａおよび１０ｂは、特に強い地震の近接地における高振幅地震波を測定するための低利得を有する広周波数帯幅調和増幅器である。これに対して１０ｃおよび１０ｄは、低振幅地震波（たとえば、地震の前に発生する前兆地震波）を測定するための高利得を有する広周波数帯幅調和増幅器である。増幅器１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、および１０ｄの各々は、瞬間記録器１１上の入力に接続されている。バー３の主軸に平行なキャビティ壁は、器械がバー３の主軸方向に伝搬する地震波を測定することだけが可能なように、１３、１４、１５、および１６の方向に切れ目を入れることによって延びている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
地面に設置される、本発明による器械の概略平面図である。
【図２】
地面に設置され、かつ記録設備に接続される、本発明による器械の概略平面図である。
【国際公開パンフレット】
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2004510954.tif 000005
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2004510954.tif 000012
2004510954.tif 000013
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2004510954.tif 000020
2004510954.tif 000021
2004510954.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成14年1月9日(2002.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震波が分散することなく実質的に伝搬できるような導波管（３、４）を環境領域（２）におけるキャビティに備えた、前記環境領域における地震波測定器械（１）であり、前記導波管（３、４）には前記地震波によりもたらされる上記導波管の変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）が設けられていることを特徴とする器械。
【請求項２】
前記導波管は前記環境領域（２）におけるキャビティ（４）に取り付けられるバー（３）である、請求項１の器械。
【請求項３】
前記導波管（３、４、および５）の機械的インピーダンスは前記器械（１）が配置される環境領域（２）と実質的に同じである、請求項１または２の器械。
【請求項４】
前記導波管（３、４、および５）は前記環境領域（２）におけるキャビティ（４）に取り付けられるバー（３）であり、上記キャビティ（４）および上記バー（３）は、
ρ１Ｃ１Ａ１　＝　ρ２Ｃ２Ａ２
ここでρ１およびρ２は、それぞれ環境領域（２）およびバー（３）の密度であり、
Ａ１およびＡ２は、それぞれキャビティ（４）およびバー（３）の断面積であり、
Ｃ１およびＣ２は、それぞれ環境領域（２）およびバー（３）の弾性波速度であるように選択される、請求項３の器械。
【請求項５】
前記バー（３）は金属である、請求項２、３、または４の器械。
【請求項６】
前記バー（３）はへこみである、請求項２から５のいずれか１つの器械。
【請求項７】
前記変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）は、実質的に慣性の影響を受けないような十分に質量が低いものである、先のクレームのいずれか１つの器械。
【請求項８】
前記導波管（３、４、および５）には少なくとも２つの変形を測定する手段（６ａおよび６ｂ）が設けられており、一方の手段（６ｂ）は上記導波管（３、４、および５）の主軸（１２）と実質的に平行な方向における変形を測定するようになされており、他方の手段（６ａ）は上記導波管（３、４、および５）の主軸（１２）に対して約４５＆ｄｅｇ；の方向における変形を測定するようになされている、先のクレームのいずれか１つの器械。
【請求項９】
前記導波管（３、４、および５）には、
変形を測定する少なくとも２つの平行した手段（６ｂおよび６ｄ）が、上記導波管（３、４、および５）の主軸（１２）の方向に伝搬する縦の地震波によって生ずるような、上記主軸（１２）に沿った上記導波管（３、４、および５）の変形を測定し、
変形を測定する少なくとも２つの斜角の手段（６ａおよび６ｃ）が、上記導波管（３、４、および５）の主軸（１２）の方向に伝搬する剪断地震波によって生ずるような、上記主軸（１２）に対して約４５＆ｄｅｇ；の角度における導波管（３、４、および５）の変形を測定する
少なくとも４つの変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および６ｄ）が設けられている、先のクレームのいずれか１つの器械。
【請求項１０】
前記変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）は電子である、先の請求項のいずれか１つの器械。
【請求項１１】
前記変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）は、広周波数帯幅増幅器（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、または１０ｄ）に独立して接続される、請求項１０の器械。
【請求項１２】
増幅器（１０ａおよび１０ｃ）に接続される変形を測定し、かつ前記導波管（３、４、および５）の主軸（１２）に関して同じアライメントを有する２つ以上の変形測定手段（６ａおよび６ｃ）が設けられる器械であって、少なくとも一方（６ｃ）の増幅器（１０ｃ）は低振幅地震波を記録するために較正される高利得を有し、少なくとも他方（６ａ）の増幅器（１０ａ）は強度の大きい地震波の圧力、変位、および粒子速度の高いピーク値を記録するために較正される低利得を有する、請求項１０または１１の器械。
【請求項１３】
記録設備（１１）を含み、前記変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）の出力、および／または出力される前記増幅器（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、および／または１０ｄ）の出力を記録する、請求項１０、１１、または１２の器械。
【請求項１４】
前記変形を測定する手段（６ａ、６ｂ、６ｃ、および／または６ｄ）は、環境領域の影響に反応しない回路構成によって増幅器（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、および／または１０ｄ）および／または記録設備（１１）に接続される、請求項１１、１２、または１３の器械。
【請求項１５】
前記キャビティ（４）の少なくとも１つの壁は、前記器械（１）が完全に単一方向となることができるように１つ以上の切れ目（１３、１４、１５、および／または１６）によって形が変更されている、請求項２から１４のいずれか１つの器械。
【請求項１６】
前記導波管の主軸（１２）に平行な前記キャビティ壁の両側に連続して前記環境領域内に４つの切れ目（１３、１４、１５、および１６）が入れられる、請求項１５の器械。
【請求項１７】
地震波を測定するため、先の請求項のいずれか１つの器械（１）を使用すること。
【国際調査報告】
2004510954.tif 000023
2004510954.tif 000024
2004510954.tif 000025