強震観測装置開発に関する研究 : 第2報 仕様の検討と装置の実現

【研 究 論 文 】 UDC ：624

．

042

．

7 ：620

．

1 ：681

．

32 日本建 築 学会構 造系論 文 報告集 第 355 号

・

昭 和 60 年 9 月

強震 観 測

装

置 開発

に

_関

す

る

研 究

一

_第

₂

_{報　 仕様}

_の

_{検 討}

_と

_装置

_の

_{実 現}

正 会 員　 岡 田

成

幸

＊ 　

L

は じ め に 　わ が国の_強震 観 測装 置改 善の必 要 性 を 前 報1 ｝におい て 示し た

。

装 置のあるべ _き姿の検 討 とそ れに照ら し合わ せ て の_{在 来}型の _{問 題 点指}摘が前 報の主 内 容と なっ て い る

。

性能 的 側 面か らの分 析の結 果

，

災 害に結び付く地 震 動ア ス ペ ク トの全 貌 を把 握す る た めには在 来 型 強 震 計に は 大 き く2通り の方向での 改 善 が 必 要 なこと が 判 明 し た

。

1 つ は _{「観 測 能 力」}1艶 拡_大の必_{要 性}で あ り_， 他の 1つ は 機 能 的 充実 （絶 対 時 刻の記 録

・

遅 延 装 置の導入等 ）であ る

。

　 前 報の_議論か ら， 強 震 動とし て取り扱 うべ き範 囲を次 の よ う に定め た

。

　周 期 範 囲 ：0

．

05

〜

20秒

，

振 幅 範囲 ：1

〜

2000gal 上 記測 定範囲 をカバ

ー

し， さ らに本 邦 気 象 庁の 中小 地 震 定常観測網の _「観 測 能 力」を も包 含し

，

理

一

工 学の観 測 体 系の能力面で の結合 を 図 るこ と を 目標に_， 新型装置の 開 発を 試 み た。 わ が 国の強震観 測 態 勢 改 善の円滑な達 成 を意図 し

，

段 階 を踏んだ開 発 計 画が組 まれ

，

普 及 型およ び高 級 型の 2機 種の新 型 装 置が提 案さ れ た。 本 報 告 書は こ れ ら装 置につ い て述べ る もの である

。

　

2．

基 本 的 仕 様の検 討 　装 置 改善の_基本要請は前報で述べ _{ら れて}い る

。

要は想 定 さ れ る 強 震 動に含 まれ る成分波 （0

．

05

〜

20秒 〉を逃 さずと ら え ること で あ り， こ れ ら事 項 を現 在の地 震 計 測 器製 作 技 術

・

観 測 技 術に照ら し合わせ具 備 すべ _{き装 置 仕} 様の形に表 現し直すこ とで ある

。

能 力 的 側 面か ら み た関 連検討項目 は取 扱い周期

・

記録 振 幅 範 囲であり， 機 能 的 側 面か ら の それ は記録時間長

・

刻 時 情 報 等であ る

。

　 2

．

1　取扱い周期に関す る仕 様 　目標と す る周期範囲 （

O．

05〜20

秒 ）を カバ

ー

_{す る た} めに検討すべ _{き項目 は多々 あ る が （前 報}3

．

3_{節 参照）}

，

こ こで は 最 も 影 響の大きい と 思わ れ る項目

，

すな わ ち短 周 期 帯につ いて は量 子 化 間 隔

，

長 周 期 帯につ い てはエ _リ 　（脚 注 ） 「観 測 能力」と は

，

その地震 計で得ら れ た記録 を使っ て解析で き る振 幅

一

周 期 範 囲をいう

。

定 義の詳 細につ _{い て}は前 報参照

。

　寧 _{北海道 大 学　助手} 　 （昭和59年12 月IO日原稿 受理 日

，

昭和6e年4 月 18日改訂原稿受理 　 日

，

討 論 期 隈 昭 和 60 年 12 月末日1 ア ジング_問題， そ れぞれ につい て検 討する

。

　量子化間隔の_決定は標本化 定 理に基づ けばよい

。

周 期 0

．

05秒 以 上 （20Hz 以 下 ）の成 分 波の再 現に は

．

実 解 析 精 度を考慮し0

．

0083 秒以 下 （120　_point／sec 以 上 ）で量 子 化 する こと が望まし い。 　エ リ ア ジングに よ る

SN

比低 下を避ける ための仕 様は 以下の検 討に よっ た

。

装置へ の入 力 地 震 動スペ ク トル形 と し て_{第 1}図 を仮 定し （前報 3

．

2 節参照）

，

さ らに_{長 周} 期 帯 域へ の折り返 し の振 幅が最 も大きい周期 成分第 1 次 項の み で ノイ ズ を近 似さ せ る と

，SN

比は 　　　

SN

比（ω）

＝

20】09L。（

S

（ω）／S（2ω厂 ω））

・

……

（1） 　 　 　 　ω溜

＝

π／

At

で計 算 され る

。

こ こ に

S

（ω）は角周波 数 ω な る シグナル の 振幅

，S

（

2

ω_ド ω）はエ リ アジン グに よ り折 り返され る ノイ ズ振 幅で あ る

。At

は量 子化間 隔 を示す

。

上 式 よ りSN 比 を制 御す る装 置仕様は 量 子 化 間 隔 △

t，

お よ び 誤 差 振 幅

S

（2ω一 ω）を 減衰さ せ るエ リ アス フ ィル タの 特 性 （遮 断周波 数と遮 断 傾 度 ）であることが判る

。

エ リ アス フ ィル タの遮 断周波 数 を30Hz （0

．

03秒 ）に固 定し

，

第 1図に仮 定し た スペ ク ト ル で目標 周 期 帯 域 中 （0

．

05

〜

20秒 ）エ リア ジン グの影 響を最 も大き く受け る周 期

20

秒の地 震 動 成 分につ いて の

SN

比 を

，

量子 化 間 隔と遮 断 傾度 をパ ラメ

ー

タ と し （1） 式 によ り試 算 すると

，

量子 化 間 隔

O．

Ol

秒 （

100

　_point／sec ）の時 ：

　 　 　 遮 断 傾 度　

30

　

db

_／oct 以 上

量 子 化 間

ee

　

O．

　

005

秒 （200　_point／sec ）の時

　　　 　　　 遮断傾度

18

　

db

_／oct 以 上 必要とな る。 た だし

，SN

比 20　

db

以 上を諸 解析に耐え 得る 必要 条 件と み な した （前

va

　

3．

4_節参照）

。

　 2

．

2　記 録 振 幅に関 する仕様 　記 録 振 幅に関す る ものの う ち

，

と くに重 要な 分解 能と ダイ ナ ミックレ ン ジの観点か ら装置仕 様につ い て検 討す る

。

　 強 震 計に は必 要とす る周 期 帯 （0

．

05

−

20秒 ）の成 分 波すべ てが記 録 誤差に埋も れ ない よ うに

，

_{相 当}の 分解 能 が要 求される。 第 1図の地 震 動ス ペ ク トルは

，

0

．

05

−

20 秒の周 期 帯 域 中に_約

53db

で_{振 幅}が分布して い る。 解析 所 要 精 度を考 慮す る な ら ば 73db 以上の 分解能 が 必要で

o 入 力 加 速 度

一

20 ス ペ ク ト ル 振

’

“o 幅 （db）

一

6D 1 1／ユ0　 　 ！ 　 　 　 ／ 　 　 　x 　 　 ’ 　 　 ／ 　 　 ’ 1／100／ 　 ノ 　 ’ 　

1

　 ’ 　 ’ 　 「 t 　 　 　 ／ 　 　 ／ 　 ／ 　 ／ ／ ／ 0

，

0ユ 0

，

1 　 　 　 　 1 周 期 （秒 ） 10 第1図 装 置の 「観 測 能 力 」 評 価のた めの地 震 動スペ _{ク ト}ル あ る

。

AID 変 換 器の ビッ ト数に換 算す る な ら ば 13 ビッ ト相 当以 上にな る。 記 録系に ア ナロ グ 方 式を用い た と す る と保 証さ れ る 分解 能は 50db 程 度であり

，

想 定 地 震 動ス ペ ク トル （第 1図）で は長周期 帯が記 録 誤 差に埋も れ てしまうこ と に な る

。

アナロ グ_{方 式}で は当 初の目 標に は到 達し得な い こと が判る。 また

，

13ビッ ト相 当 以上 の分 解 能を有す る_{記 録 器 で}も 入 力振幅が小さいと下位数 ビッ ト しか数 値の割振 りに寄与 し な く な り

，

その結 果 と して解 析 可 能な周 期 範囲 （と く に 長 周期帯 ）が 狭 め ら れ て しま う

。

その 解決策と し

，

常 時 全ビッ ト有 効に機 能す る よ うに

AID

変換 器へ の入力 振 幅 値を調 整する

BGA

（

Binary

　

Gain

　

Amplifier

_{）等が ある}

。

_{し か し そ}の 使 用

に当たっ ては注 意がいる

。

ビッ ト数と

BGA

の増 幅 率と は計 算 機数 値 処 理 的に はそれ ぞれ浮 動小数点 演 算の仮 数 部と指数部と の関係に あ る

。

し た がっ て

BGA

を併 用し たとし て も分 解 能を決定す る仮 数 部に_相当す るビッ ト数 が少な け れ ば

，

全 ビッ ト有 効に機 能 して も必 要 周 期 帯 域 すべ _{てを カ}バ

ー

す るこ とはで き ない

。

す なわち

，

13 ビッ ト （73db ）は第 1図に示

『

し たスペ ク トル 形 をなす 強 震 動 波 形 を 記 録する た め の必 要 最 低 限の分 解 能とい うこ と になる

。

こ の程 度の分 解 能 を確 保し た上で BGA を併 用 す れ ば理 想ということにな ろ う

。

　さら に ダイ ナミッ クレ ン ジの観 点か らの検 討が必要で ある。 気 象 庁の定 常 地 震 観 測 網の 「観測能 力」との結合 を目指す な らば有感範 囲 （

1gal

以 上）は精 度 良く記 録 しな け ればな ら ない

。

記録 上 限 値 を

2000gal

とし

_，

解 析 所 要 精 度を考慮す る な ら ば

，

ダ イナミック レン ジ は_最 低で も86db 必要にな る。 固定ビッ ト方式で相当 能 力を 確 保しよ う と すると 16ビッ ト（godb ）以 上 必要に な る

。

BGA _{を併 用 す}れ ば ビッ ト数は より少な くて満た さ れ る が

，

必 要 最 低 限の ビッ ト数 （

13

ビッ ト以 上）は確 保し てお かね ば な ら ないの は先の指 摘の とお りで ある

。

＼ ＼ 　 ＼ 　 ＼ 　 　 　 IDO 　2

．

3 記 録 時 間長に関する仕 様 　 記 録の開 始

一

終 了判 断アル ゴ1_丿ズム お よ び記録 遅 延 時 間 等の仕 様が装 置の 記 録 時 間長 （1つ の地 震に対し て装置 が記 録 する時 間 長さ） を決 定す る

。

記 録の開 始

・

終 了の判 断 方 法は個

』

々 の観 測装 置の項で詳述 する ことに し

，

こ こ では遅 延 時 間に つ いて検 討する。 　わ が 国 の被害地 震 は震 央距 離の遠い 海 洋で発 生す る もの も多く

，

初期微動 継続時間 も 長 くなる_。 し たが っ て地 震 動の全 貌 把 握に は遅延 時間 は長い ほ ど 望 ましい が

，

装 置の記 録 媒 体には容 量 制 限があり， 両 者の調 和点を見つ け出 す必 要がある。 ところ で

一

般に地 震 災 害の発 生は震 度

IV

が 1っ の 目安と な る こ とか ら

，

少な くと も震 度

IV

を 示す観 測 点で は

P

_波の 立 ち上が りに始 まる強 震 動の全 体 を確 実にとら え ること を目 標に遅延 時 間の設 定を考えて み る

。

震 度

W

以 上と な る地 域の広 がり （被災 地域を 円と み な し た時の半 径 r，V） は_{勝 又}

・

_他2 ）に よ れ ば

，

最 大 級 地 震 規 模 M

・

＝

8 を想 定す る と

，

rr．

一

　

300

　

km

と な る。 最悪の場 合とし

S

波 入 射で 記 録が開 始 し た と 考え る と

，

P 波 初 動 まで記録す る に は遅 延 時 間と して は初 期 微 動 継続時 間 τp

−

s秒 以上 を設 定 すれ ばよい。 日本 周 辺の大 森 係 数と し て

7．

42km

／秒 31 を想 定す る と

，

rp

−

s（； r_、v／7

．

42）

〜

40秒 を 得 る

。

　2

．

4　 亥1］時 精 度 　 刻 時 精 度は高い ほど望 ましい。 少なくと も

，

記録の量 子 化 間 隔 分の精 度 確 保 （1／100

〜

1／200秒 ）は常 時 必 要 で あ ろう

。

こ れ を保 証する ために は刻 時の_原振と して高 精 度 水 晶 を 内 蔵 させ る か_， 国 内 標 準 電 波 報 時 （

JJY

）や ラ ジ オ放 送の定 時 報 時 を 利用 す る刻 時 校正 器 を採用 す る な どの工夫がい る であろ う

。

　2

．

5　そ の他 　シ ス テ ム動 作の安定性を高め る た め に い くっ か の機 能 を 備 え ること が 不 可 欠であ る

。

装置駆 勤に は 電 源 を必要 と す るのが

一

般 的で あ る が， 停 電 対 策お よ び長 期 間の安 定 動 作の た めに電 源 用 蓄

_電

池に常 時 充 電 を 行うフ ロ

ー

テ ィング方 式 を 採用 する などの 工夫が必要で ある

。

また 周 辺 環 境 変 化が観 測シ ステム特 性に影 響 を与え る場 合 も ある

。

たと え ば季 節 変 化に伴う環 境 温 度の変 動が換 振 器 感 度の揺ぎ_{を誘 発}し無 視でき ない

。

_{地 震 記 録 時}の総 合 感 度 を含め た システム特 性 を記 録 と 同 時に把 握し て お くこ と （シス テムキャ リブ レ

ー

ショ ン機 能の導入）が必 要で あ ろ う

。

　以 上い くつか の基 本 的 仕 様につ い て検 討し て き た が， 装 置 開 発に当た り

，

さ らに現 有 強 震 観 測 態 勢 との関わ り につ い て も考 慮し てお く 必要が あろ う

。

新 型 装 置は在 来

型との相 当の併用期間を 経て， ま た詳細な記録 比 較 等の 検 討 を重ね て現 有 態 勢へ の浸 透が進んで い く

。

将 来へ の ス ム

ー

ズな発 展の た めに は在 来 型 装置 （

SMAC

型 ） を 性 能 的に包 含し ているのが望ま しい

。

　

3．

普 及 型 観 測 装 置

一Popular

　

type

一

　上記 目標 達 成の第 1段 階と し て

SMAC

型を利 用し た 方 式で 「観 測 能 力 」の 向上 を 試み る。 前 報の分 析により

，

SMAC _型に デ ジ タル記 録 方 式の導入 と刻 時 装 置の改 善 を 図 ることで目標に_相当近づ くこ と が示さ れ てい る

。

具 体的に は

_，

_換振部は

SMAC

型振 子と し そ れに _小型の検 出器 （変位

一

電圧変換器）を取り付け， その信号を新 型 の デ ジ タル記 録装置で記 録す る

。

し た がっ て

，

ス タイラ SENSOR

＠

Pe

髀

d1 第

2

図 普 及 型 観測装 置の基 本 構 成 ”

’

Ptk｝agig

　　

匁_総璽ρ瀞

！

〜

覧

ぴ

_・

・

欝

ノ

瘉

_癖

・

ぜ

　 　 　 写 真

一

1 普 及 型 強 震 計の記 録 装 置 高さ17cm

、

幅38　cm

，

長 さ37　cm

，

_{重 量 約}10　kg

，

_{防 水}

・

防塵 ケ

ー

ス に収め ら れ る

。

ス紙 等 利 用の在 来 記 録 方 式はそ のま ま保 存さ れ従来記 録 との比 較が容 易であ る。 こ の方 式は

，

現在わ が国に広く 分 布し て い る

SMAC

型お よ びそ の記 録蓄積は無 視し得 ないとの観 点に立つ _もの である。 また在 来 型を そのま ま 利 用する ことで現 有 観 測 態 勢 改 善の動きの_{活性 化}へ の期 待も少な く は な い

。

し たがっ て そ の普及性に も意 を用い

，

性 能と新 型 装 置 製 作コ ス トとの_{調 和}も図られ ている

。

　システ ム の基 本 構 成と記 録 装 置の外 観そ して主な仕 様 をそ れ ぞ れ第2図

，

写 真

一

1

，

第 1表 （後 掲 ）に示す。 　3

．

1　 観 測 装 置 　3

、

1

，

1 換 振 部 　

SMAC

型 振子 （

A ，

　

B

_{型 ）}は 常 時 微 動 相 当の 振 幅 （数 10mga1 ）か ら大 地 震 動 （IOOO　_gal）まで の入 力振 動に_対し正常に動 作する こと が確 認さ れて いる4 ］ 。 これ に検 出器マ グ ネセンサ （ソニ

ー

マ グネスケ

ー

ル）を取り 付 け

，

振 子の動 き （加 速 度 ）に比 例し た電圧出 力を取り 出す。 マ グネセ ン サは 小 型 軽 量 （10g 以 下 ）の た め

SMAC

型振子 （

4．3kg

｝に 直 付け し ても固 有 周 期へ の 影 響 は

0．

2％ 以 下 で無視で き る

。

　3

，

1

．

2　言己録 装 置 　デ ジ タル記 録 方 式 導 入の新 装 置 を開 発し た。 主な特 徴 を以 下に簡 単に述べる。 　（1） 分解能

・

ダ イ ナ ミッ ク レ ン ジ　12 ビッ ト

・

ユ／2 LSB _{精 度}の

AID

変換器の採 用に よ り

66

　

db

の分 解 能お よ びダ イナ ミックレ ン ジ （0

．

5

〜

1000gal） を確 保し た。 BGA は 消 費 電 力

・

価格の 点で大き な負 担と な る た め_普 及型では採用 し な かっ た

。

しか し，増 幅 器 （1

，

10

，

100倍 〉 を内蔵し てお り利 得の手 動 切 替に よ り記 録 範 囲 を小 振 幅 側にずら すこと が で き， 大 地 震か ら極 小 地 震まで （0

．

5

− 1000ga

且，

0．05− 100

　

gal

， 0

．

005−

10gal）の記 録が可

能である。 　（2） 量 子 化 間隔

・

エ リ アス フ ィル タ　前 章の検 討よ り量 子 化 間 隔は

120poin

［_／sec と し た

。

普 及 型は換 振 部 に

SMAC

型 振 子 を用い て い る ため

，

振 子 自 身が 入 力 加 速 度に対 して高 周 波 遮 断 回 路 （遮 断 周 波 数10Hz

，

傾度 12db／Qct）の働きをしてい る。 し た がっ てエ リ アス フ ィ ル タに傾 度18db／oct （遮 断 周波 数

30

　

Hz

｝を採用 すれ ば， こ の _程度の量 子化 間 隔であっ てもエ リア ジングの影 響は 回避さ れ る。 　 （

3

） 記録媒 体　記録は フィ リッ プス型 デ ジタル用カ セッ ト磁 気テ

ー

プに 770BPI の記 録 密 度で 4 トラッ ク （記 録3 成分＋刻 時）並 列に各 種 インデック ス （観 測 点 コ

ー

ド

，

_記録番 号

，

テ

ー

プ番号_， 記 録 時 間 等 ） と共に書 込 まれ る

。

記 録 時 間長 は1

・

2

・

4

・8

分 間 を任 意に設 定 で き る。 最 長の

8

分 間を 選択し た と して も， テ

ー

プ1巻 当たり 3個の地震が記録さ れ る

。

　（4＞ 刻 時　記 録装置 始 動瞬時の 日

・

時

・

分

・

秒が記 録さ れ る。 同時に テ

ー

プ4 トラッ クめに 1分ご との時刻

が 書 込 まれ る

。

原 振に 10

−

9精 度の水 晶を用い れば

，

時

間 誤 差は 日差士86_μ秒 以 内

，

最 悪の場 合で も 半年で ±

0．015

秒 を越えない。

　 （5 ｝ 遅 延 時 間 遅 延 時 間は 10秒を実 現して い る

。

記録 開 始のた めの起 動 装 置は短

・

長 周 期 ノイズに よ る誤 動作を防ぐ た め帯域フィ ル タ （DC 　cut

，

　High　cut　

2〜

10

Hz

_）を 通過 し た信 号が

一

定 レベル （任 意 設 定 可 能 ） 以 上に 達した時に_作動する

。

　 （

6

）　マ ス タ

ー

／ス レ

ー

ブ機 能 　 同 時 多 点 観 測が実 現 で きるよ うに

，

1台 をマ ス タ

ー

機 （主 制 御 装 置）

，

他を ス レ

ー

ブ機 （従 属 制 御 装 置 ）

_，

とし順 次連 結さ せ て い く機 能を持っ てい る。 これに より刻 時

・

記 録 開 始 命 令 等が連 結さ れ た全装置 間で_完全に同期さ れ る。 　本 記 録 装 置 は ユ2VDC 電 源で駆 動 す る

。

停電 対 策 と して フ ロ

ー

ティン グ充電方式の無停電 電 源 が用意 され て い る

。

な お

，

本 記 録 装 置は換 振器を外 部 接 続す る方 式 を 採用 し ているの で

，SMAC

型 以外の換 振 器 た と えば孔 中用地 震計な ど に も使用が_可能で ある_Q 　以 上が観 測 装 置の概 要で あ る が

，

記 録の編集

・

再 生 装 置 も 同 時に検 討 さ れてお り （第

2

図 〉

，

これに よ り観 測 か ら記 録 そして_後処理にい た る まで の

一

貫 し た取り扱い が 可能と なっ た

。

　 前 報の方 法に従い 普及 型観 測 装置の 「観 測 能 力」を算 定し

，SMAC

型の そ れ と比 較 し た の が第 7図 （後 掲 ） である。 内 蔵増幅 器の利 得 切 替に より 「観 測 能 力 」は3 段 階に切 り替わ る。

SMAC

型の 「観 測 能 力」を完 全に 包 含し ており

，

と くに長 周 期 側の能 力 拡 大が著し い。 ま た

，

能 力 的 側 面の み な らず機能 的に も絶 対 刻 時の_導入

・’

遅延装置装 備

・

マ ス タ

ー

／ス レ

ー

ブ機能の _{採 用 等}に よ り 格 段の性 能 向 上が実 現 され た

。

　

3．

2

　動作試 験 　3

．

2

，

1　振 動 台実験 　振 動台 （ASE

−81

　TL

，

_{明 石 製 作 所 ）}を_用いて普及型 観 測 装 置の総 合 振幅特性を調べ _た 。 換 振 器に用い た

SMAC

は

A

型 であ る

。

以下に示す記 録 例 等は 次の手 続き を 経て得 られ た もの で ある

。

　 i

｝本観 測 装置 でカ セ ッ ト型 磁 気テ

ー

プに記 録 　の 再 生 編 集 装 置 ぱより大 型計算機用磁 気 テ

ー

プに転 写 （テ

ー

プへ の _書き込み は

IBM 標

準 方 式 ）

　iii

）大型計算機に よ る解 析お よび

XY

プロ ッ 　 　 　 　 期 普 及 型 装 置 出 力 値

　

50 （mV _） a　 　 　2o 　　● PDO

‘

O

▲

8 　 　 　 o ユ　

05

　 　 　 　

0，

1

　 （秒 ）

FLLLL

十

一

L ，：．−

一

，

一

，

一

．

ILLLLt−

L タ等に よ る出力 　第 3図に振幅 特性結果を示す

。SMAC

型の ス タ イラ ス紙に よ る在 来 方 式との 同 時 記 録を 行っ てお り

，

図 中に _両者の読取値が比 較され て いる が

，

両 者 間で_良い

一

_致を み ること が で き る

。

すな わ ち本 観 測 装 置の総 合振幅特性は

SMAC

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ラ ス タ イ ラ ス 紙 読 取 値   　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 （

匚

丿 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 1 　 　　 　 1　　　　　　 5　　 10　 （

Hz

＞ 　 　 　 　周波数 第3図　 普 及型 観 測装 置の振 幅 特 性 （100ga 【_{入 力}の場 合 ） 　 　 　 ○ ：_{普 及 型観 測 装 置} 　 　 　 ▲ ：SMAC

−

A （スタイラ ス紙

1

型の そ れをそ のま ま保持して お り

，

得ら れ た記録は補 正 なしに在 来 記 録 と比 較が で き ること に な る

。

　3

．

2

．

2 野外 観測 　普及型 観 測 装 置で_北海道有珠山麓におい て火 山 性 群 発 地 震の観 測 を行っ た

。

当 該 地 域に お け る当 時 （

1978

年 ） の最 大震度は 皿 （最 大 加 速 度 25gal 以内 ）の ため記録 装置内蔵の_{増 幅器利 得}を 10倍に_{設 定} し

，

記 録 範 囲を 0

．

05

−

100gal と し て観 測を行っ た

。

　 記 録 例を第4図に示す

。

図中に は本 観 測 装 置の最 小 分 解 能 1LSB 相 当の 振 幅 値 （こ の場 合0

．

05　gal）も示 し て あ る。 こ の地 震は最 大 振 幅が 3gal 程 度 と1LSB の 高々 60 倍_{程 度}の小さ な もの で ある に もか か わ らず

，

記 録 上の _各フェ

ー

ズ を詳 細に追 うこと が可 能で ある

。

本 観 測 装 置の記 録 能 力は

，

これ の さ ら に

30

倍以 上の振 幅を 持つ 地 震で も同精 度で記 録でき る

。

ち な みに 在来型装置 では

，

こ の 地 震 は 仮 りに起 動 装 置 が 働い た と して も 直 線 状の記 録が

一

本得ら れ る の みであ る

。

　な お地 震工学 的 利 用の

一

例と して

，

_本観測装置で_得ら れ た加速度 記 録を2回 積 分によ り変 位 変 換し

，

地 震マ グ ニ _チュ

ー

ド を決 定す る研 究5

・

5）も行わ れて いる。 ell・ 　 　 　 　 　 6 　 　 　8　 　 　 　10SEC 　 　 　 5　 　 　 　5 　 　 　 B 　　 　　　 　　　　 　　　 　　　 　B 　 第4図 普及 型 観 測装 置にょ る 記 録例 （内蔵 増 幅器 を10倍に設 定

1

　

4．

高級型観 測 装置

一

Advanced 　type

−一

　 普及型 観 測 装 置のみ では目標 とする強 震 動 範 囲を すべ てカ バ

ー

す るこ とはまだでき ない

。

工学 用 強 震 計の代表 であ る

SMAC

型の _「観 測 能 力」と理 学 用とし て主に利 用さ れ てい る気 象 庁の中 小 地 震 観 測 網との 「観 測 能 力」 を包 含し

，

先の基 本 的 仕 様 を満 足 するよ う高 級 型 装 置は 設計され た。 基本構成と記録 装 置の外 観および主な仕様 を第

5

図， 写真

一

₂ ， 第 1表 （後 渇 ）に それぞれ示す。 　4

．

1　 観 測 装 置 　4

．

1

．

ユ　 韭奐振 器 　換 振 器 選 択の条 件は

，

　｝） 分 解 能が10

−

5　

G

_以上 ，

ii

） ダイナミッ クレ ンジ

90db

以 上

，

　

iiD

広 周 期 帯 域 （O

．

05

−

_{20秒）で特 性 が}

一

_定

_，iv

_{）感 度 特 性 等}が長 期 安 定 性 に優れてい る

，

V ＞絶対感度検定が可 能， こ れ らを勘 案 し市 販の サ

ー

ボ型 加 速 度 計 （

JEA

−

4　

A ，

明 石 製 作 所 ） を 採 用 し た

。

　4

．

1．2

　記録装置 　

2

章で_{検 討}さ れ た仕様に沿っ てデ ジタル式 記 録 装 置 を 試 作し た。 主 な特徴 を 以 下に簡 単に記 す

。

　（1） 分 解 能

・

ダイ ナ ミックレンジ　記 録 上 限 値 を2

OOO

　galと し

，16

ビッ ト

・1

／2　

LSB

精 度の

AID

変 換 器

（実際に は下位 2ビッ トを無 視し 14 ビッ トとし て使 用 ） を採用 し た

。

さ ら に最 大 64倍の 増 幅 率 を持っ BGA （12db ／step）を併 用 し た。 これ に よ り記録装置 は

78

db

の分 解 能と 114db （0

．

0038

− 2000

　_gal）の ダ イ ナミッ ク レ ンジ を持つ

。

（2） 量子化 間 隔

・

エ リア ス フィル タ　量子化 間 隔 は 200point／sec _{とし たa そ れ}に伴い エ リ アス フ _ィル タ （遮 断 周 波 数

30Hz ，

傾 度 18db／oct _）を採 用し

，

エ リ ア ジ ＝ O rWALOGOUTPUT 窘 纜 　 　 　 写 真

一

＝

2　 高 級 型 強 震 計の記録 装 置 高 さ149cm

，

幅53

，

5cm

，

長 さ60　cm

，

重量約ユ2Q　kg

Fて）WER 　SPPLY 　UNIT

第5図　 高級 型観 測 装置の基本 構 成 　 　 第6図 記 録 開始

・

終 了 判 断機 能の フ ロ

ー

チャ

ー

ト 　 　 　 　aA ：記 録 開 始の振 幅レ ベ ル 〔1gal） 　 　 　 　

、

4，：記 録 終 了の振 幅レベ ル （0

，

5gaD 　 　 　 　τn ：記 録 開 始に必 要な継 続 時 間 （2秒 ｝ 　 　 　 　Tn：記録終了に必要な継 続 時 間 （30秒 ） 　 　 　 　At ：量子 化 間 隔 （O

．

005秒 ｝ （シグナル は増 幅 器 （1

．

633倍 ）を通過後

，

こ の アル ゴリ ズムで 判 断さ れ るe）

ングの影 響を回避し た

。

　（3） 記 録 開 始

一

終 了 判 断ア ル ゴリ ズム記録の_開始

一

_{終 了の判 断は第6図の ア ルゴリズム に基づ き行う}

_。

_し たがっ て記 録 時 間 長は地 震ご と に異な る

。

　 この ア ル ゴリ ズムは 『波の振 幅が

一

定 値 以

．

上で かつ そ の状態 が

一

定 時 間 以上継 続す る と き

，

その波の群 を 地 震 と判断す る』とい う もの であ る。 まず換 振 器か ら の シ グ ナル が 中 心 周 波 数1Hz の狭 帯 域 フィル タ を と お り

，

そ の_{平均値 （}

1

_{秒間 ）}

a

が計 算さ れ る。 次い で 　

1

）石 が

一

定 値aR を越え ること （

A

，を越え ない こと） 　

ii

　_）

i

_）の状 態が τR 秒 以上継 続 す ること （

T、

秒 以 上 継 続す ること〉 の 2条 件 を同 時に満 足す る と き

，

これ を地 震と判 断する （括孤内は地震終了 判 断の_{条 件 ）。 lHz} の狭 帯 域フ ィ ル タを通す ことに よ り自動車等の交 通ノイズ （通 常 10Hz 程 度 ）が遮 断さ れ る

。

ま た上の 2 条件に より

，

電 気シ ョ ッ ク等のパ ルス型 ノイズで は持ち 得 ないパ ワ

ー

を要 求する ことに な る。 各 定 数 値は数 値 実 験 脚t「） に よ り決 定 し た。 　 本 方 式 採 用に伴い

，

遅 延 時 間は 40 秒を実現し

P

波 初 動か らの完 全 記 録が可 能となっ て い る

。

　 （4 ） 記 録 媒 体　記 録は カ

ー

トリッ ジ型 磁 気テ

ー

プに 6400BPI の_高密度で各 種 インデッ ク ス （観 測 点コ

ー

ド， 記 録 番 号

，

テ

ー

プ番号

，

記録時 間等 ）と共に書き込ま れ る

。

テ

ー

プユ_巻当た りの_{記 録 長}さ は120分 間である

。

　

（

5

）

_盤

原 振に ユ

O”

gre 度の水 晶 を 用い _{， さ}らに

JJY

信号に よ る自動校正 が可 能で あり高 精 度の絶 対 時 間を確保してい る。 　 （

6

＞　シス テムキャ リブレ

ー

ショ ン機 能　地 震 記 録 終 了直後

，

換 振 器を含めた シ ス テ ム総 合 特 性 を調べ る ため のキャ リブレ

ー

ショ ン信 号がサ

ー

ボ 型 加 速 度 計のテス ト コ _{イルに印 加さ れ}

，

_{そ のインデ シア ル応 答 を記 録 する} 。 こ れ は周辺 温度 変 化 等によ り も た らさ れ る換 振 器の絶 対 感度の揺ぎ など を調べ_{解析精度を向上 させ る}こと を主 目 的とし て い る。 装 置の保 守 点 検の際にも有 効に利用でき る。 　高 級 型 観 測 装置の _{「観 測 能 力」} を第 7 図に 示す

。

SMAC

型は も ち ろ んの こと

，

気 象 庁 67型 地 震 計の 「観 測 能 力」も完 全に包含してお り

，

能 力 的 側 面からの墓 本 要請 は 十分に満足 さ れて い る こと が判る

。

機 能 的 側 面か ら も絶 対 時 刻の_導入

，

記 録 開 始

一

終 了判 断アル ゴリズム の_{改 善}

_，

遅延 装 置の採 用な ど記 録の質 的 向 上の た めの基 本 要 請は十 分 満た さ れ て い る

。

　4

．

2　 動 作 試 験

　　　　　　　」

　

4．

2．

1　室内 実 験 　〔脚 注 ）　シ グナル と して1968年十 勝沖地 震の広 尾

・

宮 古

・

八 戸め記 録 を

，

ノ イ ズ と して イン パ ル ス

・

10Hz 方 形パ ル ス （入 力 最 大 値1000gal）をこの アルゴ リ ズム に そ

．

れそれ入 力し

，

両 者 を識 別できるよ うに定 数 決 定 を行っ た

。

最 loeo 大 入 力　100 加 速 度 （ga［）　10 o

、

1 　 　 　 　解析許 容 周 期範 囲 （秒）

第7図　在 来 型 （SMAC 型 （SMAC

−

B）

，

気 象 庁 地 震 計（EMT

−

　 　 　 67））と新 型 観 測 装 置 （普 及型 （Poputar　type _）

，

_{高級 型} 　 　 　 （Advanced 　type _））の _{「観測 能 力 」}比較 　換 振 機の テス トコ イル にオ シレ

ー

タに より正 弦 波 を入 力し

，

高級 型 観 測 装 置の振 幅

・

位相

一

周 波 数特 性を調べ た

。

結 果を第8図に示す

。

た だ し， 位 相 特 性に関しては 遅 延 回 路に よる位 相 遅れ は無 視し て示 してあ る。 同図 か ら判る と お り

，

目 標とする周 期 帯 （

O．

05〜20

秒 ）で特 性は ほ ぼフ ラッ トで あり

，

加 速 度に比 例し た波形 を得る こ と が でき る

。

　

4．Z．2

　地震観測 　高級型観測装置に よる地 震 観 測 を

’

1982年

8

月 よ り東 京 都 内で実 施 してい る。 第 9図は， 同 月よ り翌 5月まで に気 象庁7］ に よ り都 内で検 知さ れ た地 震 を プロ ッ ト し た もの であ る

。

同 図に は本 観 測 装置に よ り数値解 析 可 能 な 記 録 と して得ら れ た地 震を○ 印で示 し てある

。

図中の数 値は当該地 の震 度を示しており

，

これか ら判るとお り途 中 計 器 保 守の た め欠 測はある もの の

，

有 感 地 震は ほ ぼす べ て が本 観測装置に よ り 記 録 さ れて い る。 図 中に は 0

．

Ol 幅 特 性 　 o

．

1 o

．

ユ 1 10 振

：

_：

：

・

・’

”°° ° ’ ”

°

°

一

’

 

●

●

100

σ

0 　 　

一

40

°

位

．

so

°

相 　 　

。

pe

　

−

120 れ

_一

_16『 　

−

20♂ 　

＿

Z400

■

　　　　o 　　　　　

●

　　　

・

　　　　　　 　

o　　　　　　

●邑

　　　　　　　　　●

　　　　　　　　　 ■

　 　 　 o

●

■

■

0

．

Ol　　　　　O

．

1　　　　　　 1　　　　　　　ユO　　　　　　lOO 　　 　　　 　　 周波 数 （

Hz

｝ 第8図　高 級 型 観 測 装置の振幅 特性と位 相 特 性

ア 　 　 6 　 　

　

_［

_丿

　 　 閏 　 　

　

Z

ノ

　 　 ワ 気 象 庁 マ グ ニ チ ュ ー ド 　 　 　 　10　 　 　 ユOO　 　 　 　1000 　 　 　　 　 　　 　 　　 　　 　 　　 　 　 震 央 距 離 （

km

） 第9図 高 級 型 観 測装置によ り東京 都 内で記録さ れ た地 震 （1982年8月

一

］983年5月 ） 　　　　算 用 数 字は東 京 都内に お け る震 度 〔O は無 感 ）を 意味す る

。

曲線は Kawasu皿IBbに 　　　　よ る無感

一

有感 地 震の境 界線

。

○が高 級 型で記 録し た 地 震 を示す

。

「

竺

一

噸

榊

琳

一 一

一

一

r

「

_瓢

榊

糊

ew

・ ・ … 一 ・ 一 ・

− wJ −

r

「

2°9°IUD

駲

棚 榊

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

＿

／

沚

一

AUTO 　CALIBRATION　SIGNAL

　　 　 　　 　 　　 　 　　 　　 　SLOW 　CODE ト

ー一

← 10sec

跚   耻 一 j」川 一     m顛ll亜肌 U川 一 川 剛 皿 …

．

… 1川

・

n皿ml畍 一

［

_鵡

嚠

榊

第10図　高 級 型 観 測装 置によ る

・

記 録 例

齟

r

幅 嗣

継

一

一

v

一

4gatUD

［

_＿

・

_{榊 幅} 良OW

　

CODEH

−

4esec 　 　 　 　

’

ザ

’

−

AUT。　CALIeRATI 。U　_SIGNAL　V

lol 　 加 　 速 　度 ID］ 　 ス 　 ペ 　 ク 　 ト 　 ル 　振 10° 　 幅 （ga1

・

sec ｝ 10

一

工 　 　 　 743

．

68

刪

一

num

−

npmpmmb

鬯

＃

旧

一一口

鄲

冒

■

口

卩

喃

回

国

“

自

・

＃

剛

卩

um

凵

凹…

　〔a） 2回積分

［

1

 

［

ご難

論

A

← →

−

20sec

0

．

01 0

，

1 　 　 1　 　 　 　10 〔b〕

　

周 期 （秒 ） ユOO 　 　 　 （c） 第 11図 〔a ） 高 級 型 観 測 装置によ る記録例 　 　 　 （b） 加 速 度フ

ー

リエ ス ペ ク トル 〔NS 成 分 ） 　 　 　 （c_{＞気 象 庁}1_{倍 変 位 計}との_{比較 （地 震 計特性}が 1倍 変 　 　 　 位 計に

一

_致す る ように積 分

1

KawasumiS 〕 に よ る無感

一

有感 地 震の_境界 線 も示 され て い るが

，

本 観 測 装 置の 「_観測 能力」が有 感 範囲 を完 全に カバ

ー

している と 言え

_，

_{当 初}の 目標の達 成を裏 付け て い る。 　記録 例 を 第 10

_，

11図に示 す

。

解 析 手 順は普及型 装 置 と同 様， 本 観測装 置による記録テ

ー

_{プを 大 型 計 算 機 用磁} 気テ

ー

プに転写 し解 析 を行っ た。 　第 10図は 1982年8月 12日に伊 豆 大 島 近 海で発 生し た 地震 （

M5 ．

8 ）を， 震 央 距 離 約 go　km で記 録 したもの で あ る （東 京

，

気 象 庁 発 表 震 度

IV

）。　

P

波 初 動か ら終 期 微 動 （coder 　_part）まで見事に再 現さ れ て い る

。

　第 ll図は 1983年 5 月 26日の 日本 海 中 部 地 震 （M

7．7

｝を

，

震央距 離約

530km

で記 録し たもの である （東 京

，

中野 区

，

気 象 庁

_糞

表 震 度 0 ）

。

同 図 （b〕は NS 成 分 の フ

ー

リエ ス ペ ク トル である

。

気 象 庁の 1倍 変 位 計 記 録 （東 京

，

千 代田区 〉 と比 較する ため

、

こ の記 録 を

2

回 積 分に よ り変 位 変 換 （た だ し特 性は 1倍 変 位 計に合わせて ある ）を行っ た

。

結 果を同 図 （c）に示す

。

両 者の

一

致 は極めて よく

，

本 観 測 装 置の記録精 度の高さ_を確認 す る こ と が できる。 こ の よ う な

，

加 速度振幅は小さ く とも大 エ _ネルギ

ー

を有す る変位 振 幅の大 き な 地 震は

，

在 来 型 強 震 計では分 解 能 不足の た め解 析に耐え得ない し

，

高 倍 率 の理学用地 震 計では記 録 針 が振り切れ て しま う恐れがあ る。現 在

，

わ が 国で最 も欠落 してい る観 測 領 域と思わ れ

，

本 観 測 装 置が そ の未観 測 領

_燐

カバ 「 の要求に十分

答

え得 るもの であるこ と が実観側か ら も示され た

。

また

，

こ の 地 震の継 続 時 間はユ0分間を 越 えてい る

。

在 来型の記 録 時 間 長が 3分 間を

一

応の 目処と し てい ることの問 題 点 が 改め て指 摘で き よ う

。

　5

．

他機 種 強 震 観 測 装 置 との比較 　既存の デ ジ タル式 強 震 計との比 較 を行っ て み る

。

代 表 的な もの い くつか につ _いて そ の仕 様を第 1表9

・

t°） に， そ れ か ら計 算さ れ た 「観 測 能 力 」を第12図に 示す

。

　 米 国に おい て は1974年にすで にデジ タル式の開 発が 行わ れて いる が

，

そ れ ら は同 図か ら判ると お り大 地 震 動 領 域の_{記 録}をね らっ たもの で普 及 型 観 測 装 置の 「観 測 能 力」はこれ に ほ ぼ

一

致して いる

。

機 能 的 （刻 時 機 能

，

遅 延装置 等 ）にも 同程 度の _{機 種}と言え ようる わが国に お い て は 1978_年こ ろ よ り デ ジ タル_式の _{開 発}］1

．

1：1

「

_が 始まつ た が

，

能 力 的に は同 ク ラス の も の が多く

，

観 測装置に関し て は米国の水準に近 付 きつ つ あ る と 言 え よ う

1

。

　高級型観測 装 置は_能力的にそ れ ら を さ らに_{上 回}る。 先 に述べ _{た地 震 関 連 諸分 野 から}の_強震観測装置単体へ の_要 求は ほと ん ど 達 成されており

．

’

当 初の_{目 的}と する理

一

工 学 的広帯域 観 測シス テム の ₁つ の _{実 現}と位 置 付け られ よ う

。

　 　 　

．

．

　 　 　

．・．

　

6．

お わ り に 　

．

　 　 　

匚

　強震観測装置の あ るべ _{き姿の検 討とそれに基}づ く現 状 分析

・

装 置の提案とい う

一

連の研究に うい て述べ てき た

。

こ こで提 案し た 装 置 は 在来型 か ら想 起 される装 置に 比べ_{相 当}の重 装 備に_見え る か も し れ ない 。 しか し

，

これ は わ れ わ れが今まで短 周 期 地 震 動の記録に主 力を置いた 1000 　 　 … 　 　 皿 最 大 入 力 加 速 度 飼 1 『上 　 　 　 解析許容周 期範 囲 〔秒 ） 第12図　デ ジ タ ル式 強 震 計の 「観 測 能 力 」 比較 第1表　デ ジ タル式強 震 計仕 様 橙 種 篠　茂　型

．

瓢　 繰 　 型 DSA

．

［

1） 尺

．

IDOGEDSJMA 　 a3

吐ξ凝 旧 ］PULAR

　

TYr旧 〔ADVANCED

　

TYFFl 似　 　　囚舮 1嵐　　 　1嚇 1米　 　　1の _1lII 仁

』

ちL亀1

」

1

便 盃蕗

’

SMAc 娠 ∫

ザ

ー

贋

号！OII逮度 却 サ

ー

ボ“ 肛咄1虻1「1

廿

一

ボ

糊II岨嚠「

サ

ー

ボ 頽 加 巡 隈’i サ

ー

頴伽 邑1Σ

卩

濯 起 鉢膣置

兮　 　 解　 　能 56db⊂12b1Ω 7Sdb 〔蹉4Uζ距 邸bd‘12bid56dh ‘12b1匸， 90dbU5biU6 面bu師P

ダ｛ナ ミ7 クレン ジ 刪 bllZb

圏

口 78dbq4b1D

＋

　 　3団b〔BGA ［ 聞dbq2bLd65db 〔12bI

ヒ

｝ gmdbu6  け 硼 bU2b1

し

レ 吐 rl ヒ脚隔 1Z軸om

竃

ノ

躍 ．

2DOpom

【

〆

縦

zoOP

⊃

mレ

鯉

00町

め

1n

匸

’

刪

12Dl1POmL〆se

ご

印 凶im’

記

く

エ

1

，ア

λ

7f

’

」

ダ 30Hz

．

18db ’ 

［

30Hz

、

15db〆

帆

t 附Hz17

、

33_4Zdb

、

附

、

［川1

：

30H

‘

2噌db／

 

1 ’

 

t 記 撒開 蜻 刊断 レ

ペ

ル惘竃 1ド殊 潤 断

レ

ペ

ル

1

．

1t1

．

￥殊11」断 †

．

ド味刊1斫

レ

ベ

ル

†綻 遅　廷　 時　 園 】じ

肥

c 4 厩 c 蹠 2腰c 213

蹲

こ

Io

躍

記　露　 腹　 健 デ 湖

レ

庚

，

トテ

＿

ブ 　 　｛η 咀H，

デ

汐

碗

一

ト

177

ジ

テ

ー

7 　匸5400BPh7

ノ

肌ウセ

ッ

トテ

ー

プ 　q2即B円 ， デ ジ9ル カセ 珪 テ

ー

7 　 　 く650BPD 移9 切

一

トII

、

ジf

−

7 　｛6400RPD ぞ ジ9ル カ ヒ 小テ

ー

7 　 　16mEPIl 記 鉢 距 さ 1唖鼎 Zコm

【

冖

120mh ZZmm 15mn 1咽Omln Emi

匚

1 鯛 時 艚 度 II1

天

Io　

「

」

κ

Io

　

．

：唇

×

Lσ

「

5

冒

川

馬

Ix

川：

z

冗

1

〔

11 （＊換 振 器は任 意 選 択が可 能であ る が

，

第12図の 「観 測 能 力」は こ こで 示 し た 仕 様 につ い て算 定 を行っ た

。

）

装 置で得ら れ たもの の み を強 震 動と し て扱っ て き たこと にも

一

因が あ ろ う

。

近年の高 層 建 築 物

・

ライフ ライン_系 の _出現は強 震 動の範 疇 を必 然 的に広 げてき た し

，

ま た最 近の_震源 理論か ら出発 する地 震工学 研 究の発 展 は 新た な 観測法を わ れ われ に要 求し て_いる。 これ らの 社 会 環 境 変 化にもか かわ らず

，

わ れ わ れ は どこまでを強震 動 として 扱っ てい くべ き か の資 料す ら持ち合わ せ てい ないの が現 状である。 地 震 動を よ り広 く忠実にと らえ， そ の 中か ら 逆に強 震 動 を定 義 して い く姿勢が大切 と なっ てこよう。 本研 究に よ りそ の第 ユ歩が印さ れ た も の と考え る

。

　

最後に_， 本 研 究の遂 行に当た り多くの_方々 の_協力

・

援 助 を頂い た

。

当研 究 室の太 田　裕

・

鏡味洋史

・

後藤 典 俊 （現 室蘭工業大学 ）の諸 氏に は常に討 議に加 わっ て頂き 有 益な助 言 を頂い た。 こ こ で述べ た装 置 試 作に はマ

ー

ク ラン ド電 子 工 業 株 式 会 社 （代表者

，

大 島 宏 行 氏）の技 術 陳の強 力な支 援を仰いだ

。

ま た

，

振 動 台 実 験は北 海 道 大 学工学 部の_{芳 村　仁 氏}

，

有珠に おける地 震 観 測は同大学 理 学部山下　済氏の_協力の も とに行 われた。 地 震 記 録比 較のた め 気 象 庁 には貴 重な資 料 提 出をお願い し た

。

実 験

・

記 録 整理に は当 研 究 室の佐 藤

一

之

・

堀 田

　

淳 両 氏の 協力を得た

。

こ こに記して感 謝の意 を表 する次 第であ る

。

　

本研究は文 部 省 科 学 研 究 費 試 験 研 究 （2）「標準強 震 観 測 点の提案と その_実現」（課 題 番 号 489008

，

代表者 太 田　裕

1

お よび 同 奨 励 研 究 （

A

） 「新 強 震 観 測 装 置の野 外 実 験 」（課題番 号

575369，

56750399， 代 表 者 岡 田成幸 ） の補助を受けたこと を付記する

。

　記 録 解析 は 北海 道 大学大 型 計 算 機セ ンタ

ー

（課 題 番 号 1001JY 　0156

，

1001　

NS

　O376）を利 用し た

。

参 考 文 献 1） 岡田 成 幸 ：強 震 観 測 装 置に関する研究　　第1報　在 来 　 　型 強 震 計の観 測 能 力 評 価と改善

へ

の方 向

一 ，

日本 建 築 　 　学 会論 文 報告集

，

339

，

45

−

56

，

1984 2） 勝 又護

・

徳 永 規

一

：震 度IVの範 囲 と 地 震の規模 お よ び 　 　 震 度と加速度の 対 応

，

験 震 時 報

，

36

，

89

−

96

，

1971 3｝ 大 森 房吉 ：近 距 離 地 震の初 期 微 動 継 続 時 間に就きて

，

震 　 　災予防 調 査 会 報 告

，

88

，

1

−

6

，

1918 4｝ 岡 田 成 幸

・

鏡 味 洋史：SMAC _型強震計振 子 部 分の正 常 動 　　作 下 限につ い て

，

日本建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集 〔構 　 　造系｝

，

611

−

612

，

1978 5｝武 尾　実

・

阿 部 勝 征 ；漸 化フィル タ

ー

法に よ る加 速 度 記 　 　録解 析

，

地 震

H，

34

，

351

−

364

，

1981 6） 武 尾　実

・

阿部勝征；震 源 近傍の加 速 度 記 録 を用いたM。 　 　の決 定

，

地

i’

一

　

ll，

34

，

495L504

，

1981 7）　 気 象庁 ：地 震 月報

，

1982

−

1983

8） Kawasumi

，

　H

．

：Intensity　and　Magnitude　of　Shallow

　 　Earthquakes

，

　Travaux　Scientifique

．

　Pub正

．

　BCSI

．

　Ser

．

　 　 A

，

　19

，

　99

−

114

，

　1954

g）　Rojahn

，

　C

．

　and　D

．

　Borchert：On　the　Status　of　ln

−

situ

　 　Stro皿g　Ground 　Motion 　and　Structural　 Response

　　Investigations

_，

3

．

rd　 Internatienal　Earthquake　Mjcro

・

　 　zonation 　Conference　Proceedings

，

329

−

363

，

ユ982

10）　気 象 研 究 所；83型 強 震 計の開 発

，

気 象 研 究 所 技 術 報 告

，

7

_，

　 　 1

一

工30

，

　ユ983 11＞村 松 郁 栄

・

横 井　勇：速 度 型強 震 計の記 録 装 置につ _{い て}

，

　 　 地 震 学 会 講 演 予稿 集

，

2

，

132

，

1978 12） 後 藤 典 俊

・

岡 田成 幸

・

太田　裕

・

小池信夫：強 震 観 測 装 　 　置の開 発　2

．

観測装置

，

地 震 学 会 講 演 予 槁 築

，

2

．

148

，

　 　 1978

SYNOPSIS

UDC:624.042.7:620.1:681.32

-

.,

A

STUDY

INTO

RENEWAL

OF

SEISMIC

STRONG

MOTION

OBSERVATION

SYSTEM

-Part

₂

_Strong

_{motion seisinographs applicable to}

_both

_in

pure

and engineering seismology

'

by SHIGEYUKI OKADA, Departrnent of Architectural

Engineering,HokkaidoUniversity,Member of A.

L

J.

Inthe

previous

paper

the recording

_performance,

thatis,th,eobservation capacity, of theconventional strong motion seismograph in

Japan,

typified

by

the

SMAC

accelerograph, was criticized introducingan algorithm

by

which analyzable range interms of _periodand amplitude can

be

evaluated. As a result of thisanalysis, the

re-cprding accuracy of th･is''instrumeni was

found

insufficientinthe _period range above 1 sec and below O.1 sec mainly owing tothat aconservative recorder with

limited

coverage of ₄₀

db

at most isinstalled.

In

this_paperthe

ideal

specifications to

be

equipped

in

a

forth-coming

strong motion seismograph are

first

ex-ploredin'accouhtof current

demands

from

_pureand engineering seismology, tosay nothing of removing such

fat-al

defect.

Secend;

aiming at such specifications two

different

_graded acceleration seismographs, the _popularand

theadvanced, are manufactured.

'

Popular type acceleration seismograph

is

essentiatly of a

SMAC

type acceLerograph _plusa

digitti1

recorder,

'

though a small

displacement-volt4ge

transducer

is

attached to the

SMAC

_pendulum.

Three

electric outputs and

an absolute time cede signal are

led

to the 4channel-digitalrecorder which installsia 12bit

Analog-to-Digital

conytirter･ and l20_pointslsecsarnpling unit.

The

dynamic

range covered

by

-this

_populartype instrumentis66

db.

A

high

accurale crystal clock isinstalled

is

well.

Delay

line

with 10･secallowance

is

also equipped.

,

Advanced

type acceleration seisinograph

is

composed of three servo accelerometers and a 4channel

digital

recordet The

dynamic

range adjustabte by an introductionof Binary

Gain

Amplifierisfrom 78

db

up to 114

db.

Sampling

rate is'200_poiritslsec and seismicsignal at each _point isdi'gitized

by

14

b{ts,

_plus 2bits

(floating).

A microprocessor-controlled event

detector

and a

delay

line

circuit with the allowance of 40sec aTe also

introduced.A _qualifiedcrystal cldck isioacledas well.

Seve[al years of

field

tests

have

been _giving

'us

numbers ef sophisticatecl seismic stfeng motion Tecords by which advanced analySes tirecapable inwidei amplitude-and-period range than thatinthe _past

･

t/

ttt'