文献：Use of MEMS Accelerometer ADXL355 in Microtremor Surveys | IEEE Conference Publication

Use of MEMS Accelerometer ADXL355 in Microtremor Surveys | IEEE Conference Publication | IEEE Xplore

AI要約

1. 背景

地震調査においてMEMSセンサの活用が期待されています。
従来のMEMSセンサは0.1〜2 Hzの低周波領域における感度が専用ジオフォンに及ばないという課題がありました。本研究では、従来より低ノイズ（22.5 µg/√Hz）なADXL355を用い、微動探査、特にH/V法（中村メソッド）への適用可能性を検証しました。

2. 手法：機器特性の評価と差し引き

機器固有の特性（ノイズ）を正確に把握し、測定データから除去するために以下の手順が取られました。

• 特性評価（自己ノイズの記録）: 微動測定に先立ち、振動のない「ゼロ運動レベル」での計測を、道路から離れた建物の地下（コンクリート基礎上）で70時間にわたって実施しました。
• 多項式近似: 記録されたノイズスペクトルは滑らかな形状を示したため、これを3次多項式で近似し、センサ固有のホワイトノイズ曲線として定義しました。
• ノイズの差し引き: 実際の現場で計測された微動スペクトルから、解析の第一段階として、この近似された多項式曲線を差し引くことで、機器特性の影響を排除した純粋な振動成分を抽出しました。

3. 結果

微動の特定: フィルタリング後のスペクトルにより、地盤の自然振動数（約6 Hz）と人工的な振動（8 Hz以上）を明確に区別して特定することができました。

4. 考察

MEMSセンサの周波数応答は、低周波領域において感度が物理的に制限されているため、微弱な深部からの共振を正確に捉えきれない可能性があります。本研究では、0.05〜3 Hzの低周波領域については精度が不十分（不確実）であると判断されました。この帯域でもいくつかの弱いピークが観測されましたが、センサの感度限界に近いことから、信頼性に欠けると判断されました。最終的なH/Vスペクトル図（Fig. 9）において、0.05〜3 Hzの範囲は破線で示されており、この領域の正確な評価には専用の3成分ジオフォンを用いた追加調査が必要であると結論付けられます。

ADXL355とマイコンでH/Vを算出する端末を作成し、スマホから操作できるようにはしました。MEMSですのでノイズの大きさから半分あきらめつつ作っていたのですが、意外とそれらしいH/Vが取れるので調べてみることに。引っかかった文献がこれでした。３Hz以下が難しいというのはそこそこ実体験に合うので、ある程度正しい情報なのだろうと思います。