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[SCG15-02] 岩石破壊に伴う電波放射実験における金属接触雑音の排除
キーワード：岩石破壊, 電波放射, 金属接触, 雑音排除, 構成部品, 短絡
１．まえがき
以前、岩石破壊に伴って３００MHｚから２２GHｚの電波が、放射されることが観測された[1]。これは自然界で岩石が破壊する現象（地震や火山噴火）を、観測あるいは予知する手段として使える可能性があるので、注目を集めた[2][3]。
それに対し、実験系を構成する金属部が互いに当たって、電波が発生することが確認された[4] [5]。 これは金属が衝突・接触により帯電し、放電するためと思われる。従って、この信号は岩石破壊による電気現象と本質的に関係ないので、識別が必要である。
最近我々は、実験系の中で衝突・接触する構成要素を、電気的に短絡して再構築した、岩石破壊の過程で、要素が帯電し放電することを防ぐためである。本稿では、実験系の構成と実験結果について、報告する。
２．実験系
実験系は、岩石破壊するための破壊系と電気信号測定系より成る。破壊系は油圧プレス機の他、土台や天板、それらを接続する支柱、ボルト、ナットなどで構成される。これらすべての部品に、太さxx mm の撚り導線をねじ止めあるいははんだ付けして、結んだ。導線は撚り線で、その数は幅5ｍｍ厚さ１ｍｍが２４本、幅2ｍｍ厚さ0.5ｍｍが9本である。
電気信号の測定系は、以前と同じである。１MHzと３００MHｚ、２GHｚ、１８GHｚを扱う。各周波数帯に対応して、アンテナと低雑音増幅器およびフィルタを設ける。データ量はデジタル化して、データ格納する。その際、メモリを駆動始めるためのトリガ信号が、測定上重要である。
岩石試料は以前と同じく、硅岩と花崗岩、斑レイ岩、玄武岩を用いた。
３．測定結果
次のような結果を得られた。
（１）すべての岩石で、破壊と同時に、３００MHｚにおいて電波の放射が観測された。
（２）特に硅岩では、３００MHｚの他に１８GHｚ成分も検出できた。これらは同期している。
（３）モルタルの円柱試料でも実験を行ったが、信号検出できなかった。
（４）岩石残滓あるいはブルーシート、ビニール被いなどが触れると、放射が観られた。それらの周波数帯は、３００MHｚが主で、次に２GHｚ、そして１８GHｚと続き、岩石破壊の場合と異なる。原因としては、互いに帯電・放電するためと推測される。
（５）時間を外すと外来雑音も入るが、それらは２GHｚや１８GHｚの高い周波数成分は無い。
４．まとめ
破壊系の金属をすべて短絡して、不要放射を防いだ。それに対しすべての場合で観測されたので、岩石破壊から電波が放射することが確認された。
参考文献
[1] 牧謙一郎，相馬央令子，石井健太郎，高野忠，吉田真吾，中谷正生，“岩石圧縮破壊に伴うマイクロ波放射の観測”，日本地震学会・地震，第５８巻，２号，pp.375-384, 2006．
[2] Tadashi Takano, Takashi Maeda and Shingo Yoshida,“Experiment and Theoretical Study of Earthquake Detection Capability by Means of Microwave Passive Sensors on a Satellite”, IEEE Trans. Geoscience And Remote Sensing, Vol.6, No.1, pp.107-111, 2009.
[3] 藤縄幸雄、野田洋一、高橋耕三、“自然地震に伴うマイクロクラックについて”、日本地震学会秋季大会講演予稿集、vol.2013, p.81, October 2013.
[4] 塙 陸也、川田 裕貴、柴田 国明、三枝 健二、高野 忠、“岩石破壊実験システムを用いた金属接触による電波放射実験”、電子情報通信学会ソサエティ大会、B-1-22，徳島、9月 2014.
[5] Tadashi Takano, Rikuya Hanawa, Kenji Saegusa, and Hirokazu Ikeda, “Radio Wave Generation by a Collision or Contact between Various Materials”, AGU Fall Meeting, MR23B-4354, San Francisco, Dec. 17, 2010.
以前、岩石破壊に伴って３００MHｚから２２GHｚの電波が、放射されることが観測された[1]。これは自然界で岩石が破壊する現象（地震や火山噴火）を、観測あるいは予知する手段として使える可能性があるので、注目を集めた[2][3]。
それに対し、実験系を構成する金属部が互いに当たって、電波が発生することが確認された[4] [5]。 これは金属が衝突・接触により帯電し、放電するためと思われる。従って、この信号は岩石破壊による電気現象と本質的に関係ないので、識別が必要である。
最近我々は、実験系の中で衝突・接触する構成要素を、電気的に短絡して再構築した、岩石破壊の過程で、要素が帯電し放電することを防ぐためである。本稿では、実験系の構成と実験結果について、報告する。
２．実験系
実験系は、岩石破壊するための破壊系と電気信号測定系より成る。破壊系は油圧プレス機の他、土台や天板、それらを接続する支柱、ボルト、ナットなどで構成される。これらすべての部品に、太さxx mm の撚り導線をねじ止めあるいははんだ付けして、結んだ。導線は撚り線で、その数は幅5ｍｍ厚さ１ｍｍが２４本、幅2ｍｍ厚さ0.5ｍｍが9本である。
電気信号の測定系は、以前と同じである。１MHzと３００MHｚ、２GHｚ、１８GHｚを扱う。各周波数帯に対応して、アンテナと低雑音増幅器およびフィルタを設ける。データ量はデジタル化して、データ格納する。その際、メモリを駆動始めるためのトリガ信号が、測定上重要である。
岩石試料は以前と同じく、硅岩と花崗岩、斑レイ岩、玄武岩を用いた。
３．測定結果
次のような結果を得られた。
（１）すべての岩石で、破壊と同時に、３００MHｚにおいて電波の放射が観測された。
（２）特に硅岩では、３００MHｚの他に１８GHｚ成分も検出できた。これらは同期している。
（３）モルタルの円柱試料でも実験を行ったが、信号検出できなかった。
（４）岩石残滓あるいはブルーシート、ビニール被いなどが触れると、放射が観られた。それらの周波数帯は、３００MHｚが主で、次に２GHｚ、そして１８GHｚと続き、岩石破壊の場合と異なる。原因としては、互いに帯電・放電するためと推測される。
（５）時間を外すと外来雑音も入るが、それらは２GHｚや１８GHｚの高い周波数成分は無い。
４．まとめ
破壊系の金属をすべて短絡して、不要放射を防いだ。それに対しすべての場合で観測されたので、岩石破壊から電波が放射することが確認された。
参考文献
[1] 牧謙一郎，相馬央令子，石井健太郎，高野忠，吉田真吾，中谷正生，“岩石圧縮破壊に伴うマイクロ波放射の観測”，日本地震学会・地震，第５８巻，２号，pp.375-384, 2006．
[2] Tadashi Takano, Takashi Maeda and Shingo Yoshida,“Experiment and Theoretical Study of Earthquake Detection Capability by Means of Microwave Passive Sensors on a Satellite”, IEEE Trans. Geoscience And Remote Sensing, Vol.6, No.1, pp.107-111, 2009.
[3] 藤縄幸雄、野田洋一、高橋耕三、“自然地震に伴うマイクロクラックについて”、日本地震学会秋季大会講演予稿集、vol.2013, p.81, October 2013.
[4] 塙 陸也、川田 裕貴、柴田 国明、三枝 健二、高野 忠、“岩石破壊実験システムを用いた金属接触による電波放射実験”、電子情報通信学会ソサエティ大会、B-1-22，徳島、9月 2014.
[5] Tadashi Takano, Rikuya Hanawa, Kenji Saegusa, and Hirokazu Ikeda, “Radio Wave Generation by a Collision or Contact between Various Materials”, AGU Fall Meeting, MR23B-4354, San Francisco, Dec. 17, 2010.