(57)【要約】【課題】沿岸から遠く離れた深々度に適切に設置でき、しかも高感度のセンサを含んで構成される津波計の提供。【解決手段】海底ＳＢに設置されるセンサ１と、光源手段２０と反射光ｙの検出手段２１とを含んでなる管理装置２と、光源手段２０からの入射光ｘをセンサ１に送り、かつ、このセンサ１側からの反射光ｙを検出手段２１に送るように、このセンサ１と管理装置２とを連絡する光ファイバケーブル３とを含んで構成される。センサ１は、第一受圧板１０ａを海中との境界とする第一室１０と、第二受圧板１１ａを海中との境界とする第二室１１と、オリフィス１２ｂを備えた壁体１２ａを第一室１０との境界とし、かつ、差圧感知受圧板１２ｃを第二室１１との境界とした中間室１２と、液媒１３とを有している。差圧感知受圧板１２ｃに、前記光ファイバケーブル３の一部をなす測定部分３１が、固着又は連係されている。【選択図】図２
2007218837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底に設置されるセンサと、
光源手段と反射光の検出手段とを含んでなる管理装置と、
前記光源手段からの入射光をセンサに送り、かつ、このセンサ側からの反射光を検出手段に送るように、このセンサと管理装置とを連絡する光ファイバケーブルとを含んで構成される津波計であって、
センサは、第一受圧板を海中との境界とする第一室と、
第二受圧板を海中との境界とする第二室と、
この第一室と第二室との間にあって、オリフィスを備えた壁体を第一室との境界とし、かつ、差圧感知受圧板を第二室との境界とした中間室と、
第一室、第二室および中間室をそれぞれ満たす液媒とを有しており、
この差圧感知受圧板に、前記光ファイバケーブルの一部をなす測定部分が、固着又は連係されていることを特徴とする津波計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、海底に設置されるセンサを含んで構成され、津波の発生を震源地近傍で感知して津波の襲来を早期に発報できるようにした津波計の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
津波による被害を最小限に抑える観点から、津波の発生をできるだけ早期に感知してその発報を津波の襲来が予想される沿岸部住民に対し速やかに行うことが強く求められている。
【０００３】
こうした観点から、従来、次の二種の津波計が利用されている。
（１）予想される海底地震の震源近傍の海底に設置された水圧計によって、海面上昇による圧力変化を電気的に検知し、その信号を地上でモニタするようにしたもの
（２）予想される海底地震の震源近傍の海上に係留させたブイに備えさせたＧＰＳ受信機によってブイの高さ、すなわち、海面上昇を検知し、それをモニタするようにしたもの
【０００４】
しかしながら、水圧計を用いた津波計にあっては海面上昇の有無およびその量を適切に検知し難いところであった。すなわち、通常、水圧計が設置される海底が水深１０００ｍ〜５０００ｍの深海であるため、水圧計には１０ＭＰａ〜５０ＭＰａの水圧が作用されているところ、津波による海面上昇は沖合では数１０ｃｍ〜１０ｍ程度であり、これによる水圧変化は１ＫＰａ〜１００ＫＰａというわずかな値である。このようなフルスケールの０．０１％以下の値を異常な変化として適切に検知することは困難である。また、水圧計への電力の供給が必要であり、さらに、水圧計からの信号を減衰させずに長距離送信させるようにする必要がある。
【０００５】
また、ブイを用いた津波計にあっては、ＧＰＳ受信機などの電源を必要とすると共に、係留のための錨を必要とするところである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明が解決しようとする主たる問題点は、沿岸から遠く離れた深々度に適切に設置でき、しかも高感度のセンサを含んで構成される津波計を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、この発明にあっては、津波計を、以下の（１）〜（５）の構成を備えたものとした。
（１）海底に設置されるセンサと、
（２）光源手段と反射光の検出手段とを含んでなる管理装置と、
（３）前記光源手段からの入射光をセンサに送り、かつ、このセンサ側からの反射光を検出手段に送るように、このセンサと管理装置とを連絡する光ファイバケーブルとを含んで構成される津波計であって、
（４）センサは、第一受圧板を海中との境界とする第一室と、
第二受圧板を海中との境界とする第二室と、
この第一室と第二室との間にあって、オリフィスを備えた壁体を第一室との境界とし、かつ、差圧感知受圧板を第二室との境界とした中間室と、
第一室、第二室および中間室をそれぞれ満たす液媒とを有しており、
（５）この差圧感知受圧板に、前記光ファイバケーブルの一部をなす測定部分が、固着又は連係されている。
【０００８】
センサ内に満たされた液媒によりセンサ内と海中とは各受圧板を挟んで圧力のバランスがとられている。よって海面が少しでも変化すると海底に設置されたセンサにはこの変化分の圧力のみが作用する。センサ上の海面が上昇するとセンサに作用される水圧も増加し、第一受圧板と第二受圧板とにそれぞれ内向きの力が加わり液媒に伝達されることとなるが第一室と中間室とはオリフィスによって連通されているためこの内向きの力は第一室の側からは中間室に直ちに伝わり難い。このため、水圧の増加の瞬間は第二室側の圧力が一時的に高くなり差圧感知受圧板は中間室側に向けて押されて撓む。これにより差圧感知受圧板に固着又は連係されている測定部分が変形される。測定部分が変形されると反射光の波長ないしは波長分布が変化することから、この波長などの変化率から測定部分の変形量を検知することができ、さらに、この変形量から水圧の変化量、ひいては海面の上昇量を検知することができる。水圧の変化量、つまり、海面の上昇量が突飛である場合には、これを津波の発生と判定することとなる。センサはシンプルな構造であり、また、センサ自体に電源を必要としないことから、長期間の安定した使用が可能である。また、光ファイバケーブルを利用することから、管理装置とセンサとの間の距離を支障なく離隔させることができ、沿岸から遠く離れた深々度にセンサを設置させるという要請に適切に応えることができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明にかかる津波計にあっては、液媒を満たされたセンサにおける中間室の差圧感知受圧板の変形量を光ファイバケーブルの測定部分からの反射光によって検知してセンサ上の海面上昇量を検知することができることから、沿岸から遠く離れた深々度に適切に設置でき、かつ、海面上昇量を正確にモニタリングすることができる。すなわち、センサは簡素かつ電源を必要とせず長期の使用が可能であり、センサからの反射光は減衰してもその波長に変化はなくセンサと管理装置との間の距離は支障なく大きくすることができ、受圧板を挟んでセンサ内と海中との圧力のバランスがとれた状態からの差圧分のみを変化として検知させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図１ないし図３に基づいて、この発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１１】
なお、ここで図１は、実施の形態にかかる津波計の典型的な利用状態を理解しやすいように地形と海洋とを模式的に表して示しており、また、図２は、かかる津波計を構成するセンサ１の典型的な構成例を、また、図３は、かかる津波計を構成する光ファイバケーブル３と管理装置２の構成をこれらを模式的に表して示している。
【００１２】
この実施の形態にかかる津波計は、海底ＳＢに設置されるセンサ１を含んで構成され、津波Ｗの発生を震源地近傍で感知して津波Ｗの襲来を早期に発報できるようにするものである。
【００１３】
かかる津波計を構成するセンサ１は、予想される海底地震の震源近傍、典型的には沿岸から数１０ｋｍ離れた水深数千メートルの深さにある海底ＳＢに沈底設置される。そして、かかる津波計は、津波Ｗによる海面の突飛な変化を圧力変化として感知して、津波Ｗの発生を感知するように構成されている。
【００１４】
かかる津波計は、
（１）海底ＳＢに設置されるセンサ１と、
（２）光源手段２０と反射光ｙの検出手段２１とを含んでなる管理装置２と、
（３）前記光源手段２０からの入射光ｘをセンサ１に送り、かつ、このセンサ１側からの反射光ｙを検出手段２１に送るように、このセンサ１と管理装置２とを連絡する光ファイバケーブル３とを含んで構成されている。
【００１５】
管理装置２は、典型的には、地上Ｌ、または、水上施設に設置される。光源手段２０としては典型的にはレーザ光の発生装置が用いられる。検出手段２１としては典型的には反射光ｙの波長（色）の検出装置が用いられる。
【００１６】
光ファイバケーブル３は、センサ１と管理装置２との間に亘って設けられる。したがって、典型的には、海底ＳＢに数１０ｋｍに亘って敷設されることとなる。この光ファイバケーブル３における管理装置２との接続端末３０から入射光ｘが入力され、かつ、この接続端末３０から反射光ｙが出力される。出力された反射光ｙの波長を検出手段２１によって検知し、検知された波長の変化は典型的にはコンピュータによってモニタリングされ、その変化が海面Ｍの突飛な変化を意味する圧力変化に起因したものであると判断されたときには津波Ｗ発生の発報がなされることとなる。
【００１７】
センサ１は、典型的には、前記光ファイバケーブル３の末端に一つ、あるいは、この光ファイバケーブル３の全長間において距離を開けて複数個、備えられる。
【００１８】
かかるセンサ１は、
（１）第一受圧板１０ａを海中との境界とする第一室１０と、
（２）第二受圧板１１ａを海中との境界とする第二室１１と、
（３）この第一室１０と第二室１１との間にあって、オリフィス１２ｂを備えた壁体１２ａを第一室１０との境界とし、かつ、差圧感知受圧板１２ｃを第二室１１との境界とした中間室１２と、
（４）第一室１０、第二室１１および中間室１２をそれぞれ満たす液媒１３とを有している。
【００１９】
図示の例では、かかるセンサ１は、両端を共に開放させた角筒型の筐体１４を主体として構成されている。筐体１４の内部空間は、筐体１４の筒軸方向において略等しい大きさの三つの部屋に分割されている。すなわち、かかる筐体１４は、前記壁体１２ａによって筒一端側の第一空間１４ａと、この第一空間１４ａの略二倍の広さを持った筒他端側の第二空間１４ｂに区分されている。そして、かかる筐体１４の筒一端は第一受圧板１０ａによって液密に閉塞され、筒他端は第二受圧板１１ａによって液密に閉塞され、また、第二空間１４ｂは筐体１４の筒軸に直交する向きに板面を配する差圧感知受圧板１２ｃによって壁体１２ａ側の中間室１２と筒他端側の第二室１１とに液密にほぼ二分割されている。かかる第一および第二受圧板１０ａ、１１ａおよび差圧感知受圧板１２ｃとしては、典型的には金属板を用いることが予定される。また、前記液媒１３としてはシリコンオイルなどを用いることができる。
【００２０】
そして、かかる差圧感知受圧板１２ｃに、前記光ファイバケーブル３の一部をなす測定部分３１が、固着又は連係されている。
【００２１】
図示の例では、前記筐体１４の第二室１１内にかかる測定部分３１が配されるようになっている。かかる測定部分３１は典型的には差圧感知受圧板１２ｃに接着などにより固着される。これとは別に、差圧感知受圧板１２ｃが変形するとそれに応じて測定部分３１も変形を蒙るように、この差圧感知受圧板１２ｃと測定部分３１とを機械的に連係させておくこともある。
【００２２】
測定部分３１としては、典型的には、ＦＢＧ式光ファイバ３１ａを用いる。これは、光ファイバのコアにブラッグ格子３１ｂと称される光ファイバの長さ方向に間隔を開けた縞模様状をなす特殊処理を施したもので、特定の波長の光のみをこのブラッグ格子３１ｂにおいて反射して反射光ｙとして入力側に戻す性質をもったものである。それと共に、このブラッグ格子３１ｂの格子間間隔が変化すると反射光ｙの波長を変化させる性質を有している。したがって、ＦＢＧ式光ファイバ３１ａを用いた場合、反射光ｙの波長をモニターすることでＦＢＧ式光ファイバ３１ａの伸縮量を検知することができる。
【００２３】
センサ１内に満たされた液媒１３によりセンサ１内と海中とは各受圧板１０ａ、１１ａを挟んで圧力のバランスがとられている。よって海面Ｍが少しでも変化すると海底ＳＢに設置されたセンサ１にはこの変化分の圧力のみが作用する。センサ１上の海面Ｍが上昇するとセンサ１に作用される水圧も増加し、第一受圧板１０ａと第二受圧板１１ａとにそれぞれ内向きの力が加わり液媒１３に伝達されることとなるが第一室１０と中間室１２とはオリフィス１２ｂによって連通されているためこの内向きの力は第一室１０の側からは中間室１２に直ちに伝わり難い。このため、水圧の増加の瞬間は第二室１１側の圧力が一時的に高くなり差圧感知受圧板１２ｃは中間室１２側に向けて押されて撓む。これにより差圧感知受圧板１２ｃに固着又は連係されている測定部分３１が変形される。（図示の例では測定部分３１には圧縮方向の力が作用される。）測定部分３１が変形されると反射光ｙの波長ないしは波長分布が変化することから、この波長などの変化率から測定部分３１の変形量を検知することができ、さらに、この変形量から水圧の変化量、ひいては海面Ｍの上昇量を検知することができる。水圧の変化量、つまり、海面Ｍの上昇量が突飛である場合には、これを津波Ｗの発生と判定することとなる。センサ１はシンプルな構造であり、また、センサ１自体に電源を必要としないことから、長期間の安定した使用が可能である。また、光ファイバケーブル３を利用することから、管理装置２とセンサ１との間の距離を支障なく離隔させることができ、沿岸から遠く離れた深々度にセンサ１を設置させるという要請に適切に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】津波計の使用状態を示した構成図
【図２】センサ１の構成図
【図３】光ファイバケーブル３および管理装置２の構成図
【符号の説明】
【００２５】
Ｗ  津波
ｘ  入射光
ｙ  反射光
１  センサ
１０  第一室
１０ａ  第一受圧板
１１  第二室
１１ａ  第二受圧板
１２  中間室
１２ａ  壁体
１２ｂ  オリフィス
１２ｃ  差圧感知受圧板
１３  液媒
２  管理装置
２０  光源手段
２１  検出手段
３  光ファイバケーブル
３１  測定部分
【図１】
2007218837.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007218837.tif 000005