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最終更新日:2024-04-06 19:20:55.0

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  • カタログ発行日:2024/3/30

音圧測定解析に基づいた、超音波洗浄機の最適化技術ーー非線形現象の制御技術ーー2.00

基本情報音圧測定解析に基づいた、超音波洗浄機の最適化技術ーー非線形現象の制御技術ーー

超音波の相互作用を<目的に合わせて最適化>する技術

超音波システム研究所は、
1)超音波の非線形性に関する「測定・解析・評価」技術、
2)超音波のダイナミック特性を「コントロール」する技術、
上記の技術を応用・発展させ
超音波振動子・水槽・液循環・・に関する、
超音波を<目的に合わせて最適化>する技術を開発しました。

超音波テスターを利用したこれまでの
計測・解析・制御による、成功事例が増えることで
各種の関係性・応答特性(注)を検討する
様々なノウハウ(個別の具体的な方法)を開発しました。

注:パワー寄与率、インパルス応答、バイスペクトル・・・

超音波の測定・解析に関して
サンプリング時間・・・の設定は、現状の装置に合わせる必要があります
超音波の状態が改善すると、サンプリング時間の設定は変更する必要が発生します


超音波の発振制御システム(超音波システム研究所)

超音波の発振制御システム(超音波システム研究所) 製品画像

超音波システム研究所は、
 オリジナル超音波システム(音圧測定解析、発振制御)により、
 対象物に伝搬する表面弾性波(超音波振動)の、
 非線形現象をコントロールする技術を開発しました。

<<超音波の非線形現象をコントロールする技術>>

1)ファンクションジェネレータによる発振制御を
 対象物の音響特性に合わせて、
 発振出力、波形、変化・・・させる制御設定技術

2)超音波発振電圧の変化を、制御可能にする
 超音波発振制御プローブの、発振面の調整を含めた製造技術

3)100メガヘルツの超音波振動変化を、計測可能にする
 超音波測定プローブの、発振面の調整を含めた製造技術

4)スイープ発振条件の最適化技術

上記の技術を利用して
 目的に合わせた
 超音波の伝搬状態をコントロール(最適化)します。

注:対象物の音響特性と超音波の発振制御による相互作用について
 非線形現象に関する音圧データの解析評価に基づいて
 超音波のダイナミック制御・・・・を行います
 (超音波テスターで、音圧の測定・解析・確認・評価を行っています)

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複数の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する技術

複数の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する技術 製品画像

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)
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非線形現象の音圧測定解析に基づいた、超音波洗浄機の改良技術

非線形現象の音圧測定解析に基づいた、超音波洗浄機の改良技術 製品画像

超音波システム研究所は、
 超音波の発振制御による、表面弾性波の伝搬状態について
 低周波と高周波の組み合わせによる
 共振現象・非線形現象をコントロールする技術を開発しました。
 新しい超音波伝搬部材(ステンレス線、チタン製ストロー・・)
 の利用により、目的に合わせた効率の高い超音波利用が可能になります。

超音波テスターの音圧データの測定解析により
 表面弾性波の複雑な変化を、
 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伝搬状態を実現します。

特に、水槽やポンプ・・振動特性とメガヘルツ超音波の最適化により、
 効率の高い超音波制御
 (30W出力で、3000リットルの洗浄液に伝搬)を実現します。
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超音波の測定・解析が容易にできる、超音波テスターNA

超音波の測定・解析が容易にできる、超音波テスターNA 製品画像

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発振・測定を行います。
 測定したデータについて、
 位置・状態・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。

特徴(仕様)
  *測定(解析)周波数の範囲
   仕様 0.1Hz から 200MHz
  *超音波発振
   仕様 1Hz から 1MHz
  *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
  *時系列データの解析ソフトを添付

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」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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超音波洗浄機の設計・製造・開発コンサルティング

超音波洗浄機の設計・製造・開発コンサルティング 製品画像

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・解析技術を応用して、
超音波専用水槽の設計・製造技術を開発しました。

今回開発した技術により
 水槽の最大長さ:3cm(液量5cc)~
       600cm(液量8000リットル)の
 超音波専用水槽に対して、
 超音波洗浄や表面改質・・・に適した
 超音波の利用効率、キャビテーションと音響流のダイナミック制御、
 対象物への伝搬状態・・・を利用目的に合わせて実現出来ます。

従来の水槽(あるいは振動子)設計や製造においては
 音響特性に対する考慮が十分でないために、
 振動の干渉・減衰による不均一・不安定な事象により
 超音波の寿命・水槽のトラブル・・・が起きやすい傾向があります。

この技術は、
 現状の水槽・振動子・・に対しても
 問題点(洗浄液の各種分布、水槽・振動子の設置方法)を検出し
 改善・改良を行うことができます。

ーー提供ノウハウーー
0)装置の設計・製造方法
1)超音波のONOFF制御
2)液循環のONOFF制御
3)最適化ノウハウの提供
4)メガヘルツ超音波の利用方法
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音圧データ解析に基づいた、超音波システム開発技術

音圧データ解析に基づいた、超音波システム開発技術 製品画像

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。

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オリジナル超音波プローブによるメガヘルツ超音波の発振制御システム

オリジナル超音波プローブによるメガヘルツ超音波の発振制御システム 製品画像

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。
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取扱会社 音圧測定解析に基づいた、超音波洗浄機の最適化技術ーー非線形現象の制御技術ーー

超音波システム研究所

2008. 8 超音波システム研究所 設立 ・・・ 2012. 1 超音波計測・解析システム製造販売開始 ・・・ 2024. 1 超音波振動の相互作用を測定解析評価する技術を開発 2024. 2 メガヘルツ超音波による表面処理技術を開発 2024. 4 共振現象と非線形現象の最適化技術を開発 2024. 5 音と超音波の組み合わせに関する最適化技術を開発 2024. 6 水槽と超音波と液循環に関する最適化・評価技術を開発 2024. 7 ポリイミドフィルムに鉄めっきを行った部材を利用した超音波プローブを開発 2024. 8 シャノンのジャグリング定理を応用した超音波制御方法を開発 2024. 9 ポータブル超音波洗浄器を利用した音響流制御技術を開発 2024.10 メガヘルツ超音波を利用した「振動技術」を開発 2024.10 ステンレス製真空二重構造容器を利用した超音波発振制御プローブを開発 2024.11 メガヘルツの流水式超音波(水中シャワー)技術を開発 2024.11 相互作用・応答特性を考慮した、超音波の音圧データ解析・評価技術を開発

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