音と超音波の組み合わせに関する最適化技術

超音波プローブのダイナミック特性を評価する技術

超音波システム研究所は、 ＜超音波伝搬特性（音響特性）の分類＞に基づいた、 ５００Ｈｚから９００ＭＨｚの超音波伝搬状態を制御可能にする 超音波プローブの製造・評価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の製造開発が可能です。 この技術を、コンサルティング提供しています 　興味のある方はメールでお問い合わせください 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（発振電圧と受信電圧の相互作用：パワー寄与率を解析） 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 　mulnos：パワー寄与率の解析関数

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• 振動・騒音計
• 科学計算・シミュレーションソフトウェア

オリジナル超音波発振制御プローブのメガヘルツ発振制御による、超音波振動の共振現象と非線形現象を最適化する技術

超音波システム研究所は、 超音波の発振制御技術による 表面弾性波の非線形振動現象をコントロールする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 基本的な超音波の音響特性（応答特性、伝搬特性）を確認することで、 利用目的に合わせた、超音波伝搬状態を、発振制御により実現します。 ２種類以上の非線形共振型超音波発振制御プローブによる、 スイープ発振、パルス発振の発振条件の設定（注）により 高い音圧レベルの共振現象と、 高調波の発生現象（１０次以上の非線形現象）による、 ９００ＭＨｚ以上の高周波伝搬状態を、ダイナミック制御します。 注：精密洗浄事例 スイープ発振　７００ｋＨｚ～２０ＭＨｚ　１５Ｗ パルス発振　　１３ＭＨｚ　８Ｗ 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（インパルス応答の解析） ４）相互作用の検出（パワー寄与率の解析） 注：「R」統計処理言語 　autcor：自己相関の解析関数 　bispec：バイスペクトルの解析関数

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－－オリジナル超音波プローブの非線形発振制御による表面改質（応力緩和・均一化）技術 －－

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利用することで、、 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する技術を開発・発展しました。 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を実現しています。 　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刺激として実現させる 　制御方法・治工具・・・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、・・・の各種に対して 　幅広い効果を確認しています。 これは、新しい超音波による表面処理技術であり、 　音響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、提案・実施しています。

• その他分析機器

－－オリジナル超音波プローブの発振制御による、非線形振動現象をコントロールする技術－－

超音波システム研究所は、 オリジナル超音波プロ－ブの製造技術により プローブの音響特性に基づいた、発振制御技術を開発しました。 表面弾性波の非線形振動現象をコントロールする技術に発展しています。 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、超音波発振制御に関する 最適化制御方法（スイープ発振とパルス発振の組み合わせ条件）です。 そのために、 オリジナルプローブの超音波伝搬特性の動作確認 （音圧レベル、周波数範囲、非線形性、・・ダイナミック特性）による、 超音波伝搬状態に関するダイナミックな特性評価が重要です。 特に、超音波プローブ（あるいは素子）の送受信特性と 発振器（ファンクションジェネレーター）についての、 ダイナミックに変化する発振特性の測定・解析・評価が必要です。 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（インパルス応答の解析） ４）相互作用の検出（パワー寄与率の解析）

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－－低周波の共振現象と、高周波の非線形現象を発振制御する技術－－

＜＜超音波の音圧データ解析・評価＞＞ １）時系列データに関して、 多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析により 測定データの統計的な性質（超音波の安定性・変化）について 解析評価します ２）超音波発振による、発振部が発振による影響を インパルス応答特性・自己相関の解析により 対象物の表面状態・・に関して 超音波振動現象の応答特性として解析評価します ３）発振と対象物（洗浄物、洗浄液、水槽・・）の相互作用を パワー寄与率の解析により評価します ４）超音波の利用（洗浄・加工・攪拌・・）に関して 超音波効果の主要因である対象物（表面弾性波の伝搬） あるいは対象液に伝搬する超音波の 非線形（バイスペクトル解析結果）現象により 超音波のダイナミック特性を解析評価します この解析方法は、 複雑な超音波振動のダイナミック特性を 時系列データの解析手法により、 超音波の測定データに適応させる これまでの経験と実績に基づいて実現しています。 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

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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。

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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。

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