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メガヘルツの超音波発振による、新しい表面検査技術を応用
超音波システム研究所は、 対象物の表面を伝搬する超音波データの解析実績から メガヘルツの超音波発振による、新しい表面検査技術を開発しました。 この技術を利用して、洗浄対象物の超音波伝搬特性評価を行い 効果的な、超音波洗浄機の制御・周波数・出力レベル・・・について 報告書にまとめ提案します。 超音波プローブの発振制御による 「音圧・振動」測定・解析技術を応用した方法です。 対象物の表面を伝搬する振動モードに合わせた オリジナル超音波プローブを使用することで、 狭い溝やエッジ部に伝搬する超音波の伝搬状態を確認します。 さらに、オリジナルの発振制御により 低周波の伝搬特性や非線形性による高調波の発生状態について ダイナミック特性として測定解析評価します。 新しい超音波発振制御技術の応用です。 対象物の音響特性に合わせた、 メガヘルツの超音波伝搬状態に関する非線形現象を利用することで 対象物に関する固有の音響特性を検出することが可能です。
超音波のダイナミック制御システムの開発技術
超音波システム研究所は、 表面弾性波の非線形振動現象を利用した 新しい超音波の非線形スイープ発振制御技術を開発しました。 複雑な振動状態について、 １）線形現象と非線形現象 ２）相互作用と各種部材の音響特性 ３）音と超音波と表面弾性波 ４）低周波と高周波（高調波と低調波） ５）発振波形と出力バランス ６）発振制御と共振現象 ・・・ 上記について 音圧測定データに基づいた 統計数理モデルにより 表面弾性波の新しい評価方法で最適化します。 超音波洗浄、加工、攪拌、・・・表面検査、・・ナノテクノロジー、・・ 応用研究・・・ 様々な対応が可能です。 超音波の伝搬特性 １）振動モードの検出（自己相関の変化） ２）非線形現象の検出（バイスペクトルの変化） ３）応答特性の検出（インパルス応答特性の解析） ４）相互作用の検出（パワー寄与率の解析） 注：「R」フリーな統計処理言語かつ環境 autcor：自己相関の解析関数 bispec：バイスペクトルの解析関数 mulmar：インパルス応答の解析関数
音と超音波の組み合わせ技術ーー低周波の共振現象と高周波の非線形現象を最適化する技術ーー
超音波システム研究所は、 ＊超音波の発振制御技術（オリジナル製品：超音波発振制御プローブ） ＊超音波伝搬状態の測定技術（オリジナル製品：超音波テスター） ＊超音波伝搬状態の解析技術（時系列データの非線形解析システム） ＊超音波伝搬状態の最適化技術（音と超音波の最適化処理） ＊超音波発振プローブ・伝搬用具の開発製造技術 ＊システムの表面弾性波をコントロールする技術 ・・・・ 上記の技術を応用して ＜音と超音波の組み合わせ＞を利用した 超音波（非線形共振現象）の制御技術を開発・応用しています。 注：オリジナル非線形共振現象 オリジナル発振制御により発生する高調波の発生を 共振現象により高い振幅に実現させたことで起こる 超音波振動（高調波１０次以上）の共振現象 この技術の応用事例として、 各種部品・材料の状態（空中、水中、弾性体との接触・・）に合わせた、 超音波の効果的な利用（洗浄・表面改質・攪拌・化学反応促進・・・ 各種システムの振動制御）を実現させています。
１－９００ＭＨｚの超音波伝搬状態を利用可能にする メガヘルツの超音波発振制御プローブ
超音波システム研究所は、 超音波伝搬状態のコントロールに関して、 ファンクションジェネレータと組み合わせることで、 １－9００ＭＨｚの超音波伝搬状態を利用可能にする メガヘルツの超音波発振制御プローブを開発しました。 超音波伝搬状態の測定・解析・評価技術に基づいた、 精密洗浄・加工・攪拌・検査・・への新しい応用技術です。 各種材料の音響特性（表面弾性波）の利用により ２０Ｗ以下の超音波出力で、３０００リッターの水槽でも、 数トンの構造物、工作機械、・・への超音波刺激は制御可能です。 弾性波動に関する工学的（実験・技術）な視点と 抽象代数学の超音波モデルにより 非線形現象の応用方法として開発しました。 ポイントは 超音波素子表面の表面弾性波利用技術です、 対象物の条件・・・により 超音波の伝搬特性を確認（注１）することで、 オリジナル非線形共振現象として 対処することが重要です 注１：超音波の伝搬特性 非線形特性 応答特性 ゆらぎの特性 相互作用による影響
低周波の共振現象と、高周波の非線形現象をコントロールする技術
超音波システム研究所は、 表面弾性波による非線形振動現象を利用した 超音波の発振制御技術を開発しました。 各種対象（水槽、振動子、プローブ、治具、対象物・・・）について 基本的な音響特性（応答特性、伝搬特性）を確認することで、 目的の超音波伝搬状態を、発振制御により可能になります。 オリジナルの非線形共振型超音波発振プローブによる、 発振条件（波形、出力、制御、・・）の設定により 高い音圧の共振現象と、 高調波の発生現象（非線形現象）による、 ３００ＭＨｚ以上の高周波伝搬状態を最適化します。 この技術は、低出力の超音波発振を効率よく利用する方法です デジタル制御による、 離散値的なファンクションジェネレータの特性を利用した 各種パラメータの設定がポイントです 非線形共振型超音波発振プローブを利用することで 共振現象による音圧レベルの制御範囲が大きく広がるため 従来の共振現象による音圧レベルとは大きく異なり ダメージや破壊といった現象にならない 音圧測定解析に基づいた、制御設定の最適化が必要です
多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析技術を応用した、「超音波の伝搬状態を測定・解析・評価する技術」
超音波システム研究所は、 多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析技術を応用した、 「超音波の伝搬状態を測定・解析・評価する技術」を利用して 超音波利用に関するコンサルティング対応を行っています。 超音波テスターを利用したこれまでの 計測・解析・結果（注）を時系列に整理することで 目的に適した超音波の状態を示す 新しい評価基準（パラメータ）を設定・確認します。 注： 非線形特性（音響流のダイナミック特性） 応答特性 ゆらぎの特性 相互作用による影響 統計数理の考え方を参考に 対象物の音響特性・表面弾性波を考慮した オリジナル測定・解析手法を開発することで 振動現象に関する、詳細な各種効果の関係性について 新しい理解を深めています。 その結果、 超音波の伝搬状態と対象物の表面について 新しい非線形パラメータが大変有効である事例による 実績が増えています。 特に、洗浄・加工・表面処理効果に関する評価事例・・ 良好な確認に基づいた、制御・改善・・・が実現します。
金属表面の応力緩和を実現する、超音波のダイナミック制御
超音波システム研究所は、 ２台のファンクションジェネレータを利用することで 全く新しい超音波のダイナミック制御技術を開発しました。 ２種類の異なる波形による（スイープ）発振により、 超音波の非線形現象（注）をコントロールする技術を実現しました。 注： オリジナル発振制御により発生する（１０次以上の）高調波の発生を 低周波の振動現象と共振することで 高い振幅の高調波の発生を実現させた 超音波振動の非線形（共振）現象 各種部材の超音波伝搬特性を目的に合わせて最適化することで 効率の高い超音波発振制御が可能になります。 超音波テスターの音圧データの測定解析により 表面弾性波のダイナミックな変化を、 利用目的に合わせて、コントロールするシステム技術です。 実用的には、 複数（２種類）の超音波プローブによる 複数（２種類）の発振（スイープ発振、パルス発振）が 複雑な振動現象（オリジナル非線形共振現象）を発生させることで 高い音圧で高い周波数の伝搬状態、あるいは、 目的の固有振動数に合わせた 低い周波数の高い音圧レベルの伝搬状態を実現します。
音圧測定解析に基づいた、超音波の最適化技術により、目的に合わせた超音波を効率よく安定した状態で利用できます
超音波システム研究所は、 複数の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する技術を開発しました。 この技術は 定在波の制御技術に加え、 各超音波振動子の出力を調整することで、 キャビテーションと加速度の非線形効果を 目的に合わせて変化させるという技術です。 周波数４０ｋＨｚ、出力50－600Ｗの超音波振動子を利用して、 直径１ミリの金属管を1ミクロンの分散状態にすることも、 ダメージを発生させずに洗浄することも可能です。 オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、 振動子の固有の特徴に合わせた、 超音波利用技術として、各種を確認しています。 これは、新しい超音波技術であり、 超音波のダイナミック特性による一般的な効果を含め 新素材の開発、攪拌、分散、洗浄、化学反応実験・・・ に大きな特徴的な固有の操作技術として、 利用・発展できると考えています。 超音波の伝搬特性 １）振動モード（自己相関の変化） ２）非線形現象（バイスペクトルの変化） ３）応答特性（インパルス応答の解析） ４）相互作用（パワー寄与率の解析）
脱気ファインバブル発生液循環装置によるキャビテーションと音響流の最適化
超音波システム研究所は、 超音波の伝搬現象に関する測定・解析・評価技術に基づいて、 超音波加工、攪拌、化学反応・・にも利用可能な、 マイクロバブルを利用した超音波洗浄機を開発しました。 推奨システム概要 １：超音波とマイクロバブルによる表面改質処理を行った ２種類の超音波振動子（標準タイプ ３８ｋＨｚ，７２ｋＨｚ) ２：超音波とマイクロバブルによる表面改質処理を行った 超音波専用水槽(標準タイプ 内側寸法：500*310*340mm) ３：脱気・マイクロバブル発生液循環システム ４：制御装置による、超音波出力と液循環の最適化制御システム ５：超音波テスターによる、音圧管理システム ＊特徴 超音波専用水槽による効果的な装置です 効率の高い超音波利用により 通常の水槽では強度・耐久性が不十分です 洗浄・攪拌・表面改質・・・対象と目的により ２種類の超音波（振動子）を組み合わせて制御します 推奨タイプの組み合わせは ３８ｋHz、７２ｋHzの状態です 20μｍ以下のファインバブルを安定して利用する技術
超音波テスターによる＜測定・解析＞に基づいた、超音波の発振・制御技術
超音波システム研究所は、 ファンクションジェネレータの一つの発振チャンネルから 同時に２種類の超音波プローブを発振することで発生する 相互作用を利用して 超音波の非線形現象（注）をコントロールする技術を開発しました。 注：非線形（共振）現象 オリジナル発振制御により発生する高調波の発生を 共振現象により高い振幅に実現させたことで起こる 超音波振動の共振現象 各種部材の超音波伝搬特性を目的に合わせて最適化することで 効率の高い超音波発振制御が可能になります。 超音波テスターの音圧データの測定解析により 表面弾性波のダイナミックな変化を、 利用目的に合わせて、コントロールするシステム技術です。 実用的には、 複数（２種類）の超音波プローブによる 複数（２種類）の発振（スイープ発振、パルス発振）が 複雑な振動現象（オリジナル非線形共振現象）を発生させることで 高い音圧で高い周波数の伝搬状態、あるいは、 目的の固有振動数に合わせた 低い周波数の高い音圧レベルの伝搬状態を実現します。
－－超音波の非線形現象制御によるメガヘルツの超音波制御システム－－
超音波システム研究所は、 「超音波の非線形現象を制御する技術」を利用して 「超音波刺激を利用目的に合わせて制御する技術」を開発しました。 この技術は 容器の相互作用を測定確認することで メガヘルツの超音波発振プローブによる超音波制御（注）により 目的に合わせた、超音波（キャビテーション・音響流）を制御します。 注：超音波制御 ２種類の非線形共振型超音波発振プローブによる、 スイープ発振、パルス発振の発振条件の設定により 高い音圧の共振現象と、高調波の発生現象（非線形現象）による、 ３０ＭＨｚ以上の高周波伝搬状態を、ダイナミック制御します。 注：超音波制御「精密洗浄事例」 スイープ発振 ７０ｋＨｚ～１５ＭＨｚ １５Ｗ パルス発振 １３ＭＨｚ ８Ｗ 注：超音波制御「ナノレベルの攪拌事例」 スイープ発振 ８８０ｋＨｚ～２２ＭＨｚ １２Ｗ パルス発振 １４ＭＨｚ １０Ｗ 特に、 音響流制御による、高調波のダイナミック特性により ナノレベルの反応・対応が実現しています 金属粉末をナノサイズに分散する事例から応用発展させました。
超音波伝搬状態に関する分類（音圧データの測定解析評価）技術に基づいた超音波制御
超音波システム研究所は、 ２０ＭＨｚ以下の発振で １００ＭＨｚ以上の対象物に伝搬する表面弾性波について、 共振現象と非線形性を制御する 超音波プローブの製造・利用技術を開発しました。 目的に合わせた、 オリジナル超音波発振制御プローブを製造開発対応しています。 ポイントは、超音波素子表面の表面弾性波について 伝搬特性と利用目的に合わせた、最適化です。 そのために、オリジナルプローブの超音波伝搬特性を、音圧測定解析評価 （音圧レベル、周波数範囲、非線形性、・・ダイナミック特性）により、 利用目的に合わせた状態に、超音波プローブの素子表面を調整します。 超音波プローブ 測定範囲 ０．０１Ｈｚ～１００ＭＨｚ 発振範囲 １ｋＨｚ～２５ＭＨｚ 伝搬範囲 １ｋＨｚ～９００ＭＨｚ以上 材質 ステンレス、ＬＣＰ樹脂、シリコン、テフロン、ガラス・・・ 発振機器 例 ファンクションジェネレータ ＜対象物・設置状態・・・の音響特性＞を把握することで 表面弾性波（伝搬状態）のダイナミック制御を実現しました。 各種目的に合わせた伝搬状態を実現します
音圧測定解析に基づいた、超音波の非線形制御技術
超音波システム研究所は、 ファンクションジェネレータの一つの発振チャンネルから 同時に２種類の超音波プローブを発振することで発生する 相互作用を利用して 超音波の非線形現象（注）をコントロールする技術を開発しました。 注：非線形（共振）現象 オリジナル発振制御により発生する高調波の発生を 共振現象により高い振幅に実現させたことで起こる 超音波振動の共振現象 各種部材の超音波伝搬特性を目的に合わせて最適化することで 効率の高い超音波発振制御が可能になります。 超音波テスターの音圧データの測定解析により 表面弾性波のダイナミックな変化を、 利用目的に合わせて、コントロールするシステム技術です。 実用的には、 複数（２種類）の超音波プローブによる 複数（２種類）の発振（スイープ発振、パルス発振）が 複雑な振動現象（オリジナル非線形共振現象）を発生させることで 高い音圧で高い周波数の伝搬状態、あるいは、 目的の固有振動数に合わせた 低い周波数の高い音圧レベルの伝搬状態を実現します。
球形サイズで 20μｍ以下の、ファインバブルを安定して利用する技術ーー超音波の音響流をコントロールするナノレベルの洗浄方法ーー
超音波システム研究所は、 超音波の伝搬現象に関する測定・解析・評価技術に基づいて、 超音波加工、攪拌、化学反応・・にも利用可能な、 ファインバブルを利用した超音波洗浄機を開発しました。 推奨システム概要 １：超音波とファインバブルによる表面改質処理を行った 超音波振動子 ２：超音波とファインバブルによる表面改質処理を行った 超音波専用水槽 ３：脱気・ファインバブル（マイクロバブル）発生液循環システム ４：制御装置による、超音波と液循環の最適化制御システム ５：超音波テスターによる、音圧管理システム 注意：水槽・振動子・治工具については、エージング処理により 音響特性の調整対応が可能です ＊特徴 超音波専用水槽による効果的な洗浄装置です 効率の高い超音波利用により 通常の水槽では強度・耐久性が不十分となります （通常の水槽を、超音波とファインバブルで表面改質対応します） 洗浄・攪拌・表面改質・・・対象と目的により 超音波（キャビテーション・音響流）を制御します
音圧測定解析に基づいた、音響流（非線形現象）のコントロール技術
超音波システム研究所は、 超音波水槽内の液体に伝搬する 超音波の状態を測定・解析する技術を応用して、 水槽の構造・強度・製造条件・・・による影響と液循環の状態を 目的に合わせた超音波の伝搬状態に設定・制御するシステムを開発しました。 超音波水槽内の液循環をシステムとしてとらえ、解析と制御を行う 多くの超音波（水槽）利用の目的は、水槽内の液体の音圧変化の予測あるいは制御にあります。 しかし、多くの実施例で、 理論と実際の違いによる問題が多数指摘されています。 この様な事例に対して １）障害を除去するものは 統計的データの解析方法の利用である ＜超音波伝搬状態の計測・解析技術＞ ２）対象に関するデータの解析の結果に基づいて 対象の特性を確認する ＜対象物の表面弾性波に関する音響特性を検出する技術＞ ３）特性の確認により制御の実現に進む ＜非線形現象をコントロールする技術＞ 上記の方法により 超音波を効率的な利用状態に改善し 目的とする超音波の利用を実現した オリジナルシステムの実施例が多数あります
