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非線形振動現象をコントロールする超音波発振制御技術
超音波伝搬状態の測定・解析・評価技術に基づいた、 オリジナル非線形共振現象（注１）の制御技術です。 精密洗浄・加工・攪拌・検査・表面処理・・・への新しい応用技術です。 注１：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 超音波振動の共振現象 各種材料の音響特性（表面弾性波）を効率よく利用するため、 表面の残留応力分布の緩和処理が簡単に実現できます。 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 オリジナル発振制御方法（注２）を応用発展しました。 注２：オリジナル発振制御方法 ２種類の超音波発振を行います 一つは、スイープ発振制御を行います もう一つは、パルス発振制御を行います 詳細な設定は、目的・対象物・治工具・・ システムとしての振動系から論理モデルに基づいて設定します
メガヘルツ超音波の発振制御が容易にできる 「発振システム２０ＭＨｚ」を製造販売しています。
超音波システム研究所は、 オリジナル製品：超音波発振プローブ製造に関する、 音響特性の解析・評価技術を応用した、 メガヘルツの超音波発振制御システムを開発しました。 超音波を利用した 洗浄、改質、検査、・・・への新しい応用システムです。 低周波の振動・音との組み合わせ制御による応用も可能です。 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 応用システム技術として開発しました。 ポイントは 表面弾性波の利用方法です、 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（注２、３）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 注２：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 超音波振動の共振現象 注３：過渡超音応力波
超音波のダイナミック特性を解析・評価する技術を応用
超音波システム研究所は、 超音波の非線形性に関する「測定・解析・制御」技術を応用した、 超音波の＜解析・評価＞方法（システム）を開発しました。 この技術を利用した 脱気ファインバブル発生液循環システム追加の出張対応を行っています。 複雑に変化する超音波の利用状態を、 安定した状態で利用（制御）するために 現場にある、具体的な水槽に対して 脱気ファインバブル発生液循環システムを 追加セット・音圧測定確認する 出張サービスを行います。 ＜＜脱気ファインバブル発生液循環技術の説明＞＞ 適切な液循環とファインバブルの拡散性により 均一な洗浄液の状態が実現します 均一な液中を超音波が伝搬することで 安定した超音波の状態が発生します この状態から 目的の超音波の効果（伝搬状態）を実現するために 液循環制御を行います （水槽内全体に均一な音圧分布を実現して、 超音波、液循環ポンプ、ファインバブル、・・の最適化を実現する 運転制御が、個別の水槽に対するノウハウとなります）
小型ポンプを利用した「非線形現象のコントロール技術」を開発
超音波システム研究所は、 小型ポンプを利用した液循環により 超音波の伝搬状態に関して、非線形現象をダイナミックに制御する 「超音波制御技術」を開発しました。 超音波テスターによる解析で、非線形現象を評価します。 超音波（超音波洗浄機、超音波プローブ、・・）の複雑な変化を、 超音波発振と超音波受信による音圧の時系列データ解析で、各種の相互作用を確認します。 相互作用の確認に基づいて、超音波プローブによる発振制御条件を最適化する事で、 目的に合わせた、ダイナミックな超音波コントロールシステムを実現します。 実用的には、超音波洗浄の場合、 現状の液循環装置について、ＯＮ／ＯＦＦ制御（あるいは流量・流速・・・の制御）を 装置の設置状態、対象物を含めた表面弾性波に関する、超音波の伝搬特性を考慮して 超音波の出力・発振周波数・制御条件・・・を最適化します。 特に、ポンプの振動特性を利用して、 液体と気体を交互に循環させる・・・により、 新しい超音波・マイクロバブルの非線形効果を実現しています。
－－２００ＭＨｚ以上の高調波による超音波伝搬効率の改善処理－－
超音波システム研究所は、 超音波の伝搬状態に関する、計測・解析・制御技術を、 対象物の音響特性として解析・応用することで、 超音波の非線形伝搬状態を制御可能にしました。 その結果、効率良く、 部品の表面残留応力を緩和して、表面全体を均一化する技術を開発しました。 この表面残留応力を緩和する技術により 金属疲労・・に対する疲れ強さの改善を行うとともに 各種表面処理の均一化が実現しています。 特に、超音波の伝搬状態を 対象物のガイド波（表面弾性波・・）を考慮した設定・制御により、 対象物への効果的なダイナミックに変化する 非線形現象を含んだ一定の範囲の刺激として実現させる 制御方法・治工具・システム開発・・・具体的な方法・技術を開発しました。 金属部品、樹脂部品、粉体部材、・・・の各種の表面に対して 幅広い効果を確認しています。 この技術を コンサルティング対応として提供しています
－－オリジナル超音波発振制御プローブによる、メガヘルツ超音波の非線形制御システムーー
超音波システム研究所は、 メガヘルツの超音波の発振制御が容易にできる 新しいファンクションジェネレーターとの組み合わせによる 「超音波発振制御システム2023」を開発しました。 システム概要（超音波発振システム（25MHz 2ch 200MSa/s）） 内容 超音波発振プローブ ２本 ファンクションジェネレータ １式（DG1022Z 25MHz 2ch 200MSa/s） 操作説明書 １式（ＵＳＢメモリー） 超音波プローブの伝搬特性 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） 解析には下記ツールを利用します 「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 mulnos：パワー寄与率の解析関数
超音波と水槽の相互作用をコントロールする技術を応用
超音波システム研究所は、 ポータブル超音波洗浄器と 超音波プローブによるメガヘルツの発振制御の組み合わせにより 「超音波の非線形現象（音響流）を制御する技術」を開発しました。 この技術は 変化する超音波の音圧データ（非線形）解析に基づいて 超音波（キャビテーション・音響流）のダイナミック特性を制御します。 具体的な対象物の構造・材質・音響特性に合わせ、 効果的な超音波（キャビテーション・音響流）伝搬状態を、 超音波・対象物・水槽・治具・洗浄液・・・の相互作用を測定確認して、 目的に合わせた最適な超音波プローブの発振条件（注）を設定します。 注：発振波形、発振出力、制御条件、・・・・ （例 矩形波 duty47％ 13V スイープ発振 3－18MHｚ・・・） 特に、 音響流制御により発生する、高調波のダイナミック特性により ナノレベルの対応（乳化・分散、洗浄、加工・・）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 材料開発、化学反応のコントロールシステム、・・・実用化しています。
超音波（伝搬状態）測定・解析に特化した＜＜ 超音波コンサルティング ＞＞
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。
多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析を応用
特徴（標準的な仕様の場合） ＊測定（解析）周波数の範囲 仕様 ０．１Ｈｚ から １００ＭＨｚ ＊表面の振動計測が可能 ＊24時間の連続測定が可能 ＊任意の２点を同時測定 ＊測定結果をグラフで表示 ＊時系列データのオリジナル解析ソフトを利用 超音波プローブによる測定システムです。 超音波プローブを対象物に取り付けて測定を行います。 測定したデータについて、 位置や状態と、弾性波動を考慮した解析で、 各種の音響性能として検出します。 音圧測定解析技術について、コンサルティング対応します 1）測定装置の操作 2）解析ソフトの操作 3）解析結果の評価方法 ＜解析の考え方：統計的な考え方について＞ 統計数理には、抽象的な性格と具体的な性格の二面があり、 具体的なものとの接触を通じて 抽象的な考えあるいは方法が発展させられていく、 これが統計数理の特質である 超音波の伝搬特性 １）振動モードの検出 ２）非線形現象の検出 ３）応答特性の検出 ４）相互作用の検出
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。
超音波の効果を安定させるには統計的な見方が不可欠
超音波システム研究所は、 超音波利用に関して、 ＜統計的な考え方＞を利用した 効果的な「測定・解析・評価方法」に関する技術を開発しています。 ＜統計的な考え方について＞ 統計数理には、抽象的な性格と具体的な性格の二面があり、 具体的なものとの接触を通じて 抽象的な考えあるいは方法が発展させられていく、 これが統計数理の特質である 科学の中の統計学 赤池 弘次 (編集)より ＜モデルについて＞ モデルは対象に関する理解、予測、制御等を 効果的に進めることを目的として構築されます。 正確なモデルの構築は難しく、 常に対象の複雑さを適当に"丸めた"形の表現で検討を進めます。 その意味で、 モデルの構成あるいは構築の過程は統計的思考が必要です。 ＜モデルと現状のシステムとの関係性について＞ ( 考察する場合の注意事項 ) １）先入観や経験は正しくないことがあると考える必要があります ２）モデルの本質を考えるためには、 圏論を利用することが有効だと考えています
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
複数の超音波プローブをスイープ発振することによる、超音波のダイナミック制御技術
超音波システム研究所は、 超音波伝搬状態の測定・解析により、 超音波振動が伝搬する現象に関する分類方法を開発しました。 この分類に基づいて、非線形共振型超音波発振プローブを利用した、 超音波の非線形スイープ発振制御技術を開発しました。 この超音波のスイープ発振制御技術は、 超音波の伝搬状態に関する 主要となる周波数（パワースペクトル）の ダイナミック特性（非線形現象の変化）により 線形・非線形の共振効果を目的に合わせてコントロールします。 これまでの実験・データ測定解析から 効果的な利用方法を 以下のような ４つの推奨制御に分類することができました。 １：２種類のスイープ発振制御（線形型） ２：３種類のスイープ発振制御（非線形型） ３：４種類のスイープ発振制御（ミックス型） ４：上記の組み合わせによるダイナミック制御（変動型） さらに変動型は、スイープ発振条件により、以下のような ３つの制御タイプに分類することができました。 １：線形変動制御型 ２：非線形変動制御型 ３：ミックス変動制御型（ダイナミック変動型）
