JP3241486B2 - 計測震度計 - Google Patents
計測震度計Info
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Description
及び経時的揺れ情報の収集、並びに早期警報を発する機
能を備えた計測震度計に関する。
定を機械化するために、人間の体感を数式化(アルゴリ
ズム化)する作業を行い、平成2年度に同策定を完了す
ると共に、平成4年度から、この策定基準を満足する計
測震度計を認定する認定制度を発足させた。この結果、
多くの地方自治体や公共施設等に設置することによっ
て、より一層の地域的地震対策を講じることが可能とな
った。
(以下、策定基準震度という)の決定方法によれば、地
震継続期間を含む1分間の間で計測された揺れの加速度
(単位、gal)の最大値amax を、河角の式(1) に代
入することによって求まる値Imax を策定基準震度とす
べきことが規定されており、かかる基準を満足する計測
震度計の研究開発がなされるようになった。
度決定のための基準、即ち「地震継続期間を含む1分間
の間で計測された揺れの加速度の最大値を河角の式(1)
に代入することによって求まる値Imax を震度とすべ
き」との基準を満足する従来の計測震度計にあっては、
地震による揺れを検知した時刻から1分間の加速度デー
タを計測及び記憶し、その1分間後に加速度の最大値を
判定して河角の式(1) に代入することによって震度を算
出して警報信号と同時に出力する構成となっていた。
秒間で終了することから、1分経過後に警報が発せられ
たのでは、警報の意味をなさないという問題があり、特
に大地震の場合には深刻な問題となる。
消して、上記策定基準震度の基準を満足しつつ早期の警
報及び震度情報の提供を行うことができる計測震度計を
実現することを目的とする。
るために本発明は、加速度センサーによって、所定のサ
ンプリング周波数に同期して揺れの加速度を計測して加
速度データを発生させ、上記加速度センサーから出力さ
れる加速度データを逐一記憶手段に記憶し、判断手段に
よって、上記加速度データが予め設定されたしきい値を
超えた時を地震発生時刻とする判断を行い、演算手段に
よって、上記地震発生時刻から第1の所定期間(例え
ば、10秒間)前までの間の加速度データ群の最大値に
基づいて短期間震度を求めると共に警報情報を発生し、
更に、上記地震発生時刻から第2の所定時間(例えば、
1秒間)が経過する毎に夫々の第1の所定期間前の間の
加速度データ群の最大値に基づいて短期間震度を求める
処理を、上記地震発生時刻か所定の第3の期間(例え
ば、少なくとも60秒間の期間)にわたって繰り返し
て、該第3の期間に求まる複数個の短期間震度の最大値
を策定基準震度とする構成とした。
経過する毎に短期間震度を求めるのに同期して、短期間
震度の表示と警報を発生する表示手段を備える構成とし
た。
と南北方向との水平2方向の成分のデータとした。
発生の検知時刻から速かに、短期間震度情報及び警報情
報を発するので、信頼性の高い早期警報を実現すること
ができる。又、地震発生時刻から少なくとも60秒間の
期間にわたって短期間震度繰り返して求めて、これらの
複数個の短期間震度の最大値を策定基準震度とするの
で、規格に準拠した震度情報を提供することができる。
図面と共に説明する。まず、図1に基づいて外観構成を
説明すると、この計測震度計の最小のシステム構成は、
計測震度計の本体1と、揺れの振幅を東西(E−W)方
向と南北(N−S)方向及び上下(U−D)方向の3方
向の加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) として
検知する加速度センサ2によって実現される。更に、オ
プションとしての外部表示装置3を伝送線路等を介して
本体1に接続することによって、本体1から離れた場所
でも地震警報を行い得るシステムを実現することができ
るようになっている。又、この外部表示装置3だけでな
く、市場に出回っている各種計測機器との接続や公衆電
話回線へのデータ伝送等を行う機能を具備している。
ンサ2から伝送されてくる加速度データAEW(t) ,ANS
(t) ,AUD(t) を経時的にアナログ記録するサーマルプ
リンタ等から成る比較的小型のプリンタ部4と、前記の
策定基準震度Imax の情報を数値表示すると共に、1分
以内の更に細かな期間毎(この実施例では、1秒毎)に
求めた震度(以下、短期間震度という)Iを順次にヒス
トグラム表示し且つ、地震発生時刻tg を数値表示すた
めの液晶表示部5と、ユーザが各種の制御命令やメニュ
ー設定を入力するための操作スイッチ群6と、ユーザが
挿入したICメモリカ−ドやフロッピーディスク等の外
部記録媒体に加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,A
UD(t) と策定基準震度及び短期間震度のデータを記憶さ
せる外部記憶部7とが設けられている。
定基準震度Imax と地震発生時刻tg を数値表示する高
輝度表示部8と、警報発生用のスピーカ等の鳴動装置9
が設けられている。
に基づいて説明すると、地震発生の監視と地震発生後の
解析処理を行う16ビットマイクロプロセッサ(MP
U)10が内蔵されており、MPU10を中心とする内
部バス(アドレス、データ及びコントロールバスその他
のシステム上必要なバス)11には、液晶表示部5及び
操作スイッチ群6が接続される操作パネル用インターフ
ェイス回路12、商用FM放送をチューナ回路13で受
信して得られる信号から現在時刻のデータを形成する時
報検出回路14と、所定のプログラム及びデータを予め
記憶する読出し専用メモリ(ROM)及びMPU10の
演算処理等に適用されるランダムアクセスンメモリ(R
AM)からなる記憶部15と、予め内蔵された水晶発振
器16で発生した基準クロックから各種のタイミング信
号を形成するタイミング回路17と、プリンタ部4が接
続されるプリンタ用インターフェイス18と、外部記憶
部7が接続される外部記憶用インターフェイス回路19
と、加速度センサ2から伝送されてくる加速度データA
EW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) を入力する等のためのデー
タ入力用インターフェイス回路20と、解析された各種
データを外部表示装置3と公衆電話回線へ伝送するため
のモデム21とへ供給するためのデータ変換用インター
フェイス回路22と、オプションとして外部接続された
アナログレコーダ等23へ計測された加速度データAEW
(t) ,ANS(t) ,AUD(t) をD/A変換して出力するア
ナログ出力用インターフェイス回路24と、外部接続さ
れたアナログレコーダ等23へ掃引信号や同期タイミン
グ信号を供給するためのカプラー回路25及び2系統の
警報出力回路26,27が接続される16ビットデータ
出力用インターフェイス28が設けられている。
るAC/DCコンバータ回路29と、充電可能なバッテ
リ30と、AC/DCコンバータ回路29の出力に基づ
いてバッテリ30を一定電圧に保持しつつ所定の直流電
圧を出力するバッテリ保持回路31と、バッテリ保持回
路31の出力電圧を更に安定した所定直流電圧に変換す
るDC/DCコンバータ回路32と、システム全体の電
力制御を行う電力制御回路33が備えられている。そし
て、DC/DCコンバータ回路32で発生された所定直
流電圧が本体1内のシステム及び加速度センサ2へ供給
される。
バス11に各種のインターフェイス回路を介して各種回
路及び機器が接続されることによって多様な機能を発揮
するコンピュータシステムが実現され、ユーザが操作ス
イッチ群6によってメニュー設定することによって、M
PU10とこれらの各種回路及び機器との間の接続を指
定することができるようになっている。尚、加速度セン
サ2は、計測した加速度のアナログ値を16ビットの加
速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) に変換して出
力するA/D変換器を内蔵しており、RS−422規格
に基づいて本体1側へデータ伝送することにより、本体
1から約1km離れた場所に設置することができる。
又、データ変換用インターフェイス回路22は、モデム
21に対してRS−232C規格に基づくデータを供給
し、外部表示装置3に対してはRS−442規格に基づ
くデータを供給することによって、外部表示装置3を本
体1から約1km離れた場所に設置することを可能にし
ている。
作を図3ないし図8と共に説明する。まず、電源を投入
すると、本体1の内部システム及び加速度センサ2が起
動し、図3のステップ100において、加速度センサ2
が所定のサンプリング周波数f0 に同期した計測を開始
すると共に、ステップ110において、加速度センサ2
からの加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) を記
憶部15内のRAMに順次に格納する。そして、ステッ
プ100及び110の計測処理は、DMA転送等によっ
てMPU10の処理とは独立して行われるので、電源が
遮断されるまでサンプリング周波数f0 に同期して繰返
される。そして、RAMは少なくとも1分間分の加速度
データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) を記憶する容量を
備えており、この記憶容量を超過するとFIFO機能に
よって古いデータから廃棄していく。尚、この実施例で
は、サンプリング周波数f0 は100Hz(換言すれ
ば、サンプリング周期は10mS)に設定されている。
又、ユーザが所定のオプション設定をした場合には、イ
ンターフェイス18,22,24が起動するので、加速
度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) がプリンタ部4
やモデム21や外部アナログレコーダ等23へ伝送さ
れ、実時間記録や実波形記録が可能となる。
120〜250の処理を行う。まず、サンプリング周波
数f0 に同期して順次に入力される加速度データA
EW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) について、夫々に対応して
予め決められたしきい値ThEW,ThNS,ThUDと比較
し、AEW(t) ≧ThEW、ANS(t) ≧ThNS、AUD(t) ≧
ThUDの内の少なくとも1つの条件を満足したことを検
知すると、地震が発生したと判断して、ステップ130
の処理へ移行し、かかるいずれの条件も満足しない間
は、ステップ120の処理を繰り返すことによって地震
発生の監視を行う。
14から時刻データを入力し、更にMPU10内のタイ
マ−回路が、地震検知時刻tg からの時間計測を開始す
ると共に、ステップ140において、地震検知時刻tg
から1秒間毎の経過時間を計数する。そして、1秒が経
過する毎にステップ150ないし240の震度解析処理
を繰り返す。即ち、時刻tg から1秒、2秒、3秒……
の様に、1秒間が経過する毎にステップ150ないし2
40の処理を繰り返す。
の処理を代表して説明すると、ステップ150におい
て、時刻tg から10秒前までの期間(即ち、時刻tg
−10秒ないし時刻tg までの期間)Tc 中にサンプリ
ングされた過去10秒間の加速度データAEW(t) ,ANS
(t) ,AUD(t) と、時刻tg から10秒前ないし11秒
前の期間(即ち、時刻tg −11秒ないし時刻tg −1
0秒までの期間)Tf 中にサンプリンされた1秒間の加
速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) と、時刻tg
から1秒経過までの期間(即ち、時刻tg ないし時刻t
g +1秒までの期間)Tb 中にサンプリングされた1秒
間の加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,A UD(t) とをR
AMから読出して、図5(a)に示すように、期間
Tf ,Tc ,Tb の時系列に合わせて、合計12秒間の
加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) を形成す
る。尚、図5(a)〜(e)には一種類の加速度データ
AEW(t) についてのみ示すが、各種類毎に12秒間の加
速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) を形成する。
とTb の加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) の
夫々について、コサインテーパ処理を行う。即ち、期間
Tf内の加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) の
夫々については、図5(b)に示すように、時刻tg −
11秒で0、時刻tg −10秒で所定値Gとなるように
変化するコサイン関数から成るウィンドウ関数Cf (t)
を重み付けし、一方の期間Tb 内の加速度データA
EW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) の夫々については、図5
(c)に示すように、時刻tg で所定値G、時刻tg +
1秒で0となるように変化するコサイン関数から成るウ
ィンドウ関数Cb (t) を重み付けすることによって、期
間Tf とTb の加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD
(t) の両端部分を徐々に0にする。この処理により、後
述のステップ180におけるフーリエ変換を行ったとき
の誤差の発生が低減される。
(d)に示すように、期間Tf とTb の両側の期間
Tf0,Tb0(即ち、Tf0=Tb0=4.24秒に相当す
る)に夫々424個ずつの0のデータを付加することに
よって、加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) に
対応して、夫々合計2048個のデータを一群とする解
析処理用のデータDEW(t) ,DNS(t) ,DUD(t) を形成
する。
析処理用のデータDEW(t) ,DNS(t) ,DUD(t) につい
てフーリエ変換処理(この実施例では、離散的FFTを
適用する)を行うことにより、夫々のスペクトラムSEW
(f) ,SNS(f) ,SUD(f) を求める。
ペクトラムSEW(f) ,SNS(f) ,SUD(f) と補正用フィ
ルタW(f) とを掛け算することによって、補正スペクト
ラムFEW(f) ,FNS(f) ,FUD(f) を求める。尚、補正
用フィルタW(f) は、次式(2) に示す所謂ウィンドウ関
数である。
である。
クトラムFEW(f) ,FNS(f) ,FUD(f) の夫々について
逆フーリエ変換(この実施例では、離散的逆FFTを適
用する)を行うことにより、時間軸上の逆変換データR
EW(t) ,RNS(t) ,RUD(t)を求める。
と南北方向との水平2成分の逆変換データREW(t) ,R
NS(t) についての期間Tc に相当するデータを取り出
し、更に、かかる期間Tc 内における最大振幅値(絶対
値)を求める。即ち、図5(e)に示すように、期間T
c 内の逆変換データREW(t) の最大振幅値をaEW、期間
Tc 内の逆変換データRNS(t) の最大振幅値をaNSとす
れば、いずれか大きい方の最大振幅値を求める。更に、
このようにして求まった最大振幅値amax を前記式(1)
に適用することによって、短期間震度Iを求める。
ータREW(t) ,RNS(t) ,RUD(t)と短期間震度Iのデ
ータをRAMに記憶する。更に、ステップ230におい
て、MPU10は液晶表示部5に短期間震度Iのヒスト
グラム表示を行わせると同時に地震発生の警報データを
発生する。尚、本体1に外部表示装置3や電話回線が接
続されている場合には、これらに対しても短期間震度I
のデータと地震発生の警報データを伝送するので、地震
発生後に直ちに警報を行うことができる。
時刻tg から60秒間が経過したか否かの判断をタイマ
ー回路の計数値に基づいて行い、未だ経過しない場合に
はステップ140からの処理を繰り返す。
秒間が経過したことを検知すると、更に1秒間ずらした
加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) について図
5(a)〜(e)と共に示したステップ150〜240
の処理を行う。したがって、図6に示すように、地震検
知時刻tg から1秒間経過したときは、期間Tc =T1
に含まれる加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t)
を基本にして、両側に1秒ずつの加速度データAEW(t)
,ANS(t) ,AUD(t) を付加してコサインテーパ処理
を行った後、更に両側に424個ずつの0のデータを付
加して得られるデータを形成し、これらの解析用データ
を解析処理することによって、1秒経過後の短期間震度
Iを求めて、同時に警報データを発生し、地震検知時刻
tg から2秒間経過したときは、期間Tc =T2 に含ま
れる加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) を基本
にして、両側に1秒ずつの加速度データAEW(t) ,ANS
(t) ,AUD(t) を付加してコサインテーパ処理を行った
後、更に両側に424個ずつの0のデータを付加して得
られるデータを形成し、これらの解析用データを解析処
理することによって、2秒経過後の短期間震度Iを求め
て、同時に警報データを発生する。
を繰り返すので、図6に示すように、1秒経過する毎
に、それより10秒間前Tc =T3 ,T4 …の加速度デ
ータAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) を基本として短期間
震度Iを求める処理を繰り返す。
回路が地震検知時刻tg から60秒間を計数すると、ス
テップ250へ処理が移行する。ステップ250では、
期間T1 〜T60の夫々の加速度データAEW(t) ,A
NS(t) ,AUD(t) を基本とする合計60個の短期間震度
Iが求まっているので、更にこれらの短期間震度I中の
最大値Imax を求め、この最大値Imax を策定基準震度
と決定すると共に、この策定基準震度Imax のデータを
RAMに記憶する。更に、策定基準震度Imax のデータ
を液晶表示装置5に数値表示させる。尚、本体1に外部
表示装置3や電話回線が接続されている場合には、これ
らに対しても策定基準震度Imax のデータと地震発生の
警報データを伝送する。
移行して地震発生の監視処理を継続する。
加速データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) の一例を示
す。即ち、ユーザーが予め操作スイッチ群6によってメ
ニュー設定しておくと、地震発生時刻tg からの加速デ
ータAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) の掲示変化がアナロ
グ記録される。
経過する毎に得られる短期間震度Iについて、地震発生
時刻tg から10秒間毎の最大値となる短期間震度Iを
求めて表示した一例を示す。即ち、ユーザーが予め操作
スイッチ群6によってメニュー設定しておくと、地震発
生時刻tg から60秒間が経過したときに策定基準震度
Imax をプリンタ部4に記録するのに伴って、10秒間
毎の短期間震度Iも記録するようになっている。尚、図
8中の「計測震度 5.65」の記載が、策定基準震度
Imax であることを示す。
を操作することによって様々なメニューを選択すること
ができるようになっている。
EW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) の掲示変化がアナログ記録
される。
知時刻tg から直ちに1秒毎の短期間震度Iを求めて警
報処理を行うので、早期警報を実現することができ、警
報遅延の防止に寄与することができる。又、地震検知時
刻tg から1分が経過すると同時に策定基準震度Imax
を発生するので、行政庁で規定された震度を提供するこ
とができる。
ら1秒経過する毎に10秒間に区間設定した加速度デー
タAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) に基づいて短期間震度
Iを求めるが、本発明は、1秒経過毎に限定するもので
はなく、早期警報を実現する範囲内であれば、任意の時
間経過毎に震度を求めてもよい。更に10秒間ずつ区間
設定した加速度データAEW(t) ,ANS(t) ,AUD(t) を
基本として短期間震度Iを求めるようにしたが、10秒
間に限定するものではなく、高い精度で短期間震度Iの
解析を行うことができることを条件として任意の区間に
設定してもよい。更に、加速度データAEW(t) ,A
NS(t) ,AUD(t) を測定するためのサンプリング周波数
も同様に任意に設定してもよい。
地震発生時刻から第1の所定期間前までの間の加速度デ
ータ群の最大値に基づいて短期間震度を求めると共に警
報情報を発生し、更に、地震発生時刻から第2の所定時
間が経過する毎に夫々の第1の所定期間前の間の加速度
データ群の最大値に基づいて短期間震度を求める処理
を、上記地震発生時刻から少なくとも60秒間の期間に
わたって繰り返し、該60秒間に求まる複数個の短期間
震度の最大値を策定基準震度とする演算処理を行うの
で、短期間震度情報及び警報情報に基づいて、信頼性の
高い早期警報を実現することができる。又、地震発生時
刻から少なくとも60秒間の期間にわたって短期間震度
繰り返して求めて、これらの複数個の短期間震度の最大
値を策定基準震度とするので、規格に準拠した震度情報
を提供することができるという優れた機能を有し、地域
的地震対策にとって有効な装置を提供することができ
る。
構成を示す構成図である。
細に示すブロック図である。
ャートである。
ャートである。
の説明図である。
説明図である。
図である。
説明図である。
プリンタ部、5…液晶表示部、6…操作スイッチ群、7
…外部記憶部、8…高輝度表示部、9…鳴動装置、10
…MPU、11…内部バス、12,18,19,20,
22,24,28…インターフェイス、13…チューナ
回路、14…時報検出回路、15…記憶部、16…水晶
発振器、17…タイミング回路、21…モデム、23…
アナログデコーダ等、25…カプラー回路、26,27
…警報出力回路、29…AC/DCコンバータ回路、3
0…バッテリ、31…バッテリ保持回路、32…DC/
DCコンバータ回路、33…電力制御回路。
Claims (5)
- 【請求項1】 所定のサンプリング周波数に同期して揺
れの加速度を計測してその加速度データを発生する加速
度センサーと、 上記加速度センサーから出力される加速度データを逐次
記憶する記憶手段と、 上記加速度データが予め設定されたしきい値を超えたか
否かの判定を逐一行い、上記加速度データが予め設定さ
れたしきい値を超えた時を地震発生時刻とする判断手段
と、 上記地震発生時刻から第1の所定期間前までの間の加速
度データ群の最大値に基づいて短期間震度を求めると共
に警報情報を発生し、更に、上記地震発生時刻から第2
の所定時間が経過する毎に夫々の第1の所定期間前の間
の加速度データ群の最大値に基づいて短期間震度を求め
る処理を、上記地震発生時刻から所定の第3の期間にわ
たって繰り返し、該第3の期間に求まる複数個の短期間
震度の最大値を策定基準震度とする演算手段と、を具備
したことを特徴とする計測震度計。 - 【請求項2】前記第3の期間は、少なくとも60秒間で
あることを特徴とする請求項1に記載の計測震度計。 - 【請求項3】 前記第1の所定期間は10秒間、前記第
2の所定時間は1秒間であることを特徴とする請求項1
に記載の計測震度計。 - 【請求項4】 前記演算手段が前記第2の所定時間が経
過する毎に短期間震度を求めるのに同期して、短期間震
度の表示と警報を発生する表示手段を有することを特徴
とする請求項1に記載の計測震度計。 - 【請求項5】 加速度データは、少なくとも東西方向と
南北方向との水平2方向の成分のデータであることを特
徴とする請求項1に記載の計測震度計。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP11050993A JP3241486B2 (ja) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | 計測震度計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11050993A JP3241486B2 (ja) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | 計測震度計 |
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JPH06324159A JPH06324159A (ja) | 1994-11-25 |
JP3241486B2 true JP3241486B2 (ja) | 2001-12-25 |
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ID=14537590
Family Applications (1)
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JP11050993A Expired - Lifetime JP3241486B2 (ja) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | 計測震度計 |
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---|---|---|---|---|
JP6019344B2 (ja) * | 2013-03-15 | 2016-11-02 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 | 計測震度概算システム及び計測震度概算方法 |
-
1993
- 1993-05-12 JP JP11050993A patent/JP3241486B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH06324159A (ja) | 1994-11-25 |
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