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1 技術研究報告東京大学地震研究所 N -良 年 vsy ky N p - RsRpqukRs s u サボ型加速度計のノイズ評価 高橋正義*坂上実* vu Nss F-s MsysKHH*dMu K* 波数帯域であること片足ほか もほぼ同様な結 はじめに 論周波数帯域 ~H の範囲で分解能は: 強震計のセンサとしてサボ型加速度計が広く国内外 を得ているいずれもメカ公称値の分解能 を通じて利用され /D変換回路によるデジタル収録装 よりはるかに優れていることを指摘している強震観測室 置を含む体化されたものが普及してきたデジタル変換 では新しく開発された安価小型軽量のサボ型加速度 技術の進歩に伴いセンサへの広ダイナミックレンジ化 計 -N型 y米国製がス が強く求められている ノ ロノイズ で高ダイナミックレンジ 本実験では機動用強震観測のための軽量小型低消 d以上の優れた特徴のサボ型加速度計として製 費電力の観測システムを開発するための --'"過程として製 品化された高感度地震観測用であることから機動用強震 品化されているサボ型加速度計 機種のノイズレベ 計としての使用が可能であるかないかを検討するためセ ルを調べる実験を行った既に高橋 や片尾ほか ンサノイズに閲する実験を行うこととした あわせて が日本航空電子製のサボ型加速度計 -型 我々の駿河湾伊豆半島観測網や足柄平野強震観測網に用 -型に関する検討を行っている高橋は可 いているサボ型加速度計 -型アカシ製 動コイル型の 浅野ほか との比較観測から Z型東京測振製を高倍率で観測すると同時に速 -型の分解能が: 但し ~ Hの周 度計として利用している 型 -型振動技研 表 比較に用いたセンサの定数および倍率 センサ略名 成分 感度 倍率 備考 -sk / x- -K / X- Mx - N- / - x Mx - / -Z - Z MX"' - x /K X- 二 /K x- /K X- MxK本 /K X- 二 /K x - * MxKを切り替えて使用可 年 月 日受付 年 月 日受理 *地震地殻変動観測センタ強渓観測案 東京大学地震研究 所 * M sv 旦y quk sv quk Rs呂 s u vsy ky 重力加速度 Mx K:

2 サボ型加速度計のノイ ズ評価 製;微動観測に用いているなどと比較観測を行った 実験方法 地震計のノ イズを正確に評価することは決して容易なこ とではないので特性の分かっている地震計との相対的な 比較観測による実験方法を採用した特に微小レベルの 分解能を調べる手段として有効な観測は砕石発破の比較 観測であるまた観測地点としては地動ノイズレベル 微動が低く温度変化の少ない壕のような場所が最適で ある筑波地震観測所の微小地震観測記録には定期的時間 帯で砕石発破の記象が読み取れることから同観測所地震 計宗でノイズ試験の観測を行った実験の対象および比較 のために用いた地震計とその定数を表 に示すデタ収 録器として MD-型アカシ製 ;チャンネル用を用 いたが各地震計の電圧感度が大きく異なる加速度計と 哉されて 速度計の出力差にもよるため MD-型に内 j いる増幅器の G調整で総合倍率の統 を行ったその に相当するそれ 倍本と s ぞれの値を表 に示している なお サンプリングは H実質的 /D変換器の分解能は である観測場 所は筑波地震観測所の半壕の地震計室同地震計台を使 用で測定は 年 月 日と 日の 日にかけて実 施 し た 実験 日日は器材搬入各種地震計のゼロ 点調 図 筑波地震観測所の地震計室 -H - - H -Z - N MD XN :/白 -: R*H米本 - HX 十叫叫州+附"吋 HX 手がw仲舟刊岬ぜ~ゆがギ品円荷物句 ゅんや予" HX 円! / 叫 型 半 ヰ ニ 叫ム '"F''''-~''''""'' ~-- 引 門X HX ベゆ岬~和伸 HX 山町判ゆ蜘榊刊ヤ叶 川内 X 州刑仲 札~川 v ト明崎市叫市同州 HX β β 日 s 図 各種センサによる加速度記象砕石発破の比較上から W; 水平成分 WK; - 水平成分 W;-N 水 王子 X : 分 W;- 水平成分 D; 上下成分 D K;- 上下成分 D;-Z 上下成分 D;- と下成分

3 高橋止義坂 : 実 整倍率調整 円 および発破時刻などの調査を行った 図 Q " : ノ- '' : は地震計室内の地震計台に設置された 機積の地震計と デタ収録器を示している前列と 列目に 型を 台::下成分水平成分 列目は -型微動計 台 下成分水平成分 列目の右横にケスなしの -型加速度計 成分台 列日は -Z型 ::下成分台 列目に -N型加速度計 成 分台いちばん右奥にデタ収録器 MD- を配置 した -N塑加速度計は小型軽量のため 油 粘土で軸足を固定した 解析結果 日 ' 図 は筑波地震観測所で観概された各種地震計による砕 石発破の記録である加速度計の出力は記録されたままの 波形であるが速度計の場合は地震計の特性補正を行い -Zを除く数値微分によって加速度に変換し た結果を示しているタイムスケルの ~ 秒の聞に初 動 ~ 秒の間に大きな振幅を示しているのが砕石発破の 記象で最大値は 程度であるセンサの正確 な感度検定を各機種毎に行っていないので相対的な差は 無視することとする チャンネル -N G 〆' の記録にはハムノイズが重畳されておりハム消去を試み G H たが改良できなかった後にメカ側よりケフゃル配 線を含むに問題ありとの連絡で現時点では改良されて いる図 は の記録を基準と考 え加速度計 K -;アカシ製および 図 と K-の比較水平 動砕石発破による信号 と -N の比較水平動砕石発破による信号 -N;y米国製の時間軸上 表 サボ型加速度計の仕様 - -N 測定範閤 : 土 感度 / / 分解能 直線性 出 % 周波数範閤 D ~ H D ~ H 減衰定数 ~ ~ 横方向感度 / / 温度範翻 ~ + " 式 形 耐湿性 荷 衝 要性 電源 重量ハケシ ハケ〆寸法 ゲイナミリレンγd ;アカシ製 エホキシ密封 ~ + ~覧非結館 sハルス G ミ 秒 : 首 土 K XX d N ; y 米国製 K X X d ;重力 j 速 度

4 サボ型加速度計のノイス評価 ' / /ノ-:: 凹 { 叫 Z] 円 ωd 日 同口コド /-:: uu弘凹 H 弘 出 F R Q N Y H 図 各穣地震計による速度フリエスペクトルの比較 の場合は 目盛りで約 程度の差 が認められ 片尾ほか の結果より若干ノイズ る高橋 レベルは高いが表 に示すようにそれぞれの最少分解能 K であり /D変換 図 と K の小振幅時 と における比較水平動 N の小振幅時における比較水平動 に伴うノイズも含まれていると考えられる図 は 機種 水平 成分 による速度フリエスペクトルを示 す周波数 -Hの短周期での特性はよくあっている が Hより低い周波数については振幅の差があるものの での各水平動成分 Wの比較を行った但し 型 形状は対応している 但し は固有周期 秒の地震計 にハムノイズが含まれているので比較する全機種の波形 で特性補正をしていないため直接は比較できない従っ に Hをカットオフ周波数とするロパスフィルタを て かけているいずれも 実 線 が で破線が 国製はメカ公称値 程度であり ト K および N である アカシ製の場合は 以下の分解能である 砕石発破の波形部分で最大値が であり K と言える い 図 の場合は振幅の小さいところで 差がみ - アカシ製 られる表 はサ ボ 型加速度計 ま 図 の場合は との間で波形の相違がみられな 短周期領域でのサ ボ型加速度計 N 米 と め 機動用強震計 として使用するサボ型加速度センサの と N y米国製の仕様表で 微小レベルでの性能調査を地震研究所筑波地震観測所の 以下であるこ あるメカ公称値の分解能が 地震計室で実施した高倍率の比較観測として用いた地震 とから砕石発破記録の最大値は 倍の加速度 計は 機種である本稿では 型 アカシ製 値で解析デタとしは -型 N型の N型 y米国製 機種の どちらも全く問題にならないノイズレベルである 図 は砕石発破記録の 秒前の地動ノイズ サボ型加速度計についてノイズ試験の検討を行ったが や片尾ほか が調査した他機種 - 高橋 微動記録である 図 と図 の最大加速度振幅の対比 型 型;日本航空電子製に対する結果と比べ 若 は約/程度の振幅値を示す図 の縦の罫線は最大 干ノ イズレベルが高い結果を得た しかし機動用強震計 振 隔記録部を 等分し 目盛り のスケ ルに 程度のセンサ性 としては最大 から分解能 してある K 図 の場合は との波形差が最 能でほほ 満足できるので強震計 としての使用には問題が 程度である 図 大 目盛りで約 なく市街地での微動レベルでも観測範囲にあるといえ

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