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最終更新日:2024-04-07 16:11:40.0

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  • カタログ発行日:2023/11/4

超音波の音圧測定解析に基づいた、ダイナミック制御技術ーー非線形現象のコントロール方法ーー1.00

基本情報超音波の音圧測定解析に基づいた、ダイナミック制御技術ーー非線形現象のコントロール方法ーー

--音圧測定データ解析:バイスペクトルの変化--

超音波システム研究所は、
 抽象代数モデルを応用した、超音波の伝搬状態に関する、
 超音波(ダイナミック制御)技術を開発しました。

この技術は、超音波による伝搬状態の変化を、
 時系列データの解析技術を利用して、
 共振現象と非線形現象を制御します。

各種の相互作用に関しても、
 音圧測定データの解析(パワー寄与率、インパルス応答特性・・)による、
 設計・製造・設置・伝搬特性・振動モード・・を考慮した
 各種制御条件の設定
 (目的に合わせた様々な設定ノウハウが多数あります)により
 目的とする超音波の伝搬状態(ダイナミック制御)を実現します。


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
 mulnos:パワー寄与率の解析関数

超音波プローブによるスイープ発振制御技術

超音波プローブによるスイープ発振制御技術 製品画像

超音波システム研究所は、
超音波プローブによる
スイープ発振による超音波の伝搬制御技術を開発しました。

超音波発振制御プローブの伝搬特性により、
利用目的と相互作用に合わせた、
各超音波プローブ毎に、スイープ発振の条件設定を行います。

対象物や装置・水槽、治工具・・の振動モードを考慮することで、
システムの振動系に合わせた、スイープ発振条件により、
低周波の共振現象を制御することが、可能になります。
30W程度の出力でも
3000-5000リットルの水槽内に
高い音圧・周波数の超音波振動を伝搬制御することが可能になります。

<<具体例>>
ダイナミックな変化として、低周波の共振現象と同時に、
超音波プローブの1~10MMHzのスイープ発振条件により、
10次、30次、100次・・・高調波の発生を実現が、
精密洗浄やナノレベルの分散・・に応用出来ます。

ポイントは、音圧データの測定・解析に基づいた
 システムのダイナミックな振動特性を解析・評価することです。

超音波の伝搬特性
1)振動モード
2)非線形現象
3)応答特性
4)相互作用
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メガヘルツの超音波振動を利用した、機械加工技術

メガヘルツの超音波振動を利用した、機械加工技術 製品画像

超音波システム研究所は、
 音圧測定解析装置(超音波テスター)と
 メガヘルツの超音波発振制御プローブにより
 物(工具・対象物・・・)の
 音響特性(振動の応答特性・非線形現象)を利用する、
 「超音波発振制御(加工)技術」を開発しました。

この開発した技術により
 「超音波の発振・出力制御」による
 対象物への非線形振動現象をコントロール可能にした、
 超音波のダイナミック制御(バイスペクトルの変化)を実現します。
 オリジナルの超音波発振制御プローブにより、
 超音波振動の非線形効果として利用・制御可能になりました。

これは、加工・洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して
 目的に合わせた、効果的な超音波利用(制御)技術です。

刃物(ドリル、リーマー、カッター、ナイフ・・)の音響特性や
 加工油・治工具・対象物のサイズ・材質・・に対する相互作用もあり
 解析(自己相関・インパルス応答・寄与率・バイスペクトル)は、
 複雑ですが、音圧測定データの
 解析結果に基づいた各種の最適化が可能になります

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超音波振動子の表面残留応力緩和・均一化技術

超音波振動子の表面残留応力緩和・均一化技術 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・制御技術を応用して、
 超音波とファインバブル発生液循環システムによる、
 超音波振動子の表面残留応力を緩和する技術を公開しました。

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ことが可能になりました。
 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・治工具・制御・・・により、
 効果的な超音波照射条件・・・を実現させる方法を開発しました。

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。

この技術を
 コンサルティング対応として提供します

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・発展できると考えています。



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超音波振動子の表面残留応力緩和処理技術(コンサルティング対応)

超音波振動子の表面残留応力緩和処理技術(コンサルティング対応) 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、測定・解析・評価技術を応用して、
超音波とファインバブルによる、
超音波振動子の表面残留応力を緩和する技術を公開しています。

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ことが可能になりました。

その結果、超音波水槽をはじめ、様々な部品の効果が実証されています。

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<超音波のダイナミック制御システム>

<超音波のダイナミック制御システム> 製品画像

<超音波のダイナミック制御システム>

超音波の伝搬状態をシステムとしてとらえ、解析と制御を行う

多くの超音波利用の目的は、
 対象物・対象液に伝搬する超音波の
 非線形現象の予測あるいは制御にあります。

しかし、多くの実施例で
 キャビテーションによる理論と
 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
   時系列で変化する超音波について、
   音圧データの統計的データ処理である
   <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
   対象の音響特性を確認する
   <対象物の表面弾性波や
    対象液の音響流に関する音響特性を検出する技術>

 3)特性の確認により
   超音波のダイナミック制御の実現に進む
   <非線形現象をコントロールする技術
    複数の超音波に対するスイープ発振制御>

以上の方法により
 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
 オリジナル超音波制御システムの実施例が多数あります (詳細を見る

音圧データ解析に基づいた超音波洗浄システムの開発コンサルティング

音圧データ解析に基づいた超音波洗浄システムの開発コンサルティング 製品画像

超音波専用水槽(オリジナル製造方法)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
複数の超音波と
脱気ファインバブル発生液循環装置を
音圧測定解析に基づいて発振制御します

様々な、組み合わせと
 使用(制御)方法を提案しています

ポイントは
目的の対象に合わせた超音波伝搬状態を実現させる
専用水槽内の「溶存酸素濃度分布」と「液循環」です

<<脱気ファインバブル(マイクロバブル)発生液循環装置>>

1)ポンプの吸い込み側を絞ることで、キャビテーションを発生させます。
2)キャビテーションにより溶存気体の気泡が発生します。
上記が脱気液循環装置の状態です

3)溶存気体の濃度が低下すると
キャビテーションによる溶存気体の気泡サイズが小さくなります。
4)適切な液循環により、
20μ以下のファインバブル(マイクロバブル)が発生します。
上記が脱気マイクロバブル発生液循環装置の状態です。

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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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超音波プローブの発振方法(制御ノウハウのコンサルティング対応)

超音波プローブの発振方法(制御ノウハウのコンサルティング対応) 製品画像

超音波システム研究所は、
オリジナル技術による、
新しい超音波プローブの制御技術を開発しました。

新しい超音波プローブによる測定システムの応用技術です。
目的に合わせた、専用の超音波プローブを
開発・製作・制御方法をコンサルティング対応します。

圧電素子の特性に関して、弾性波動を考慮した解析で、
各種の振動状態(モード)に基づいた
オリジナル超音波プローブを開発製造対応します。

測定の場合は、
オシロスコープに接続して利用することができます。
発振の場合は、
ファンクションジェネレーターに接続して利用することができます。 

音圧測定データをフィードバック解析することにより
超音波の非線形現象(音響流)やキャビテーション効果を
数値化により確認・評価できるようになります。

超音波プローブは
利用目的を確認した「オーダーメード対応」しています

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超音波加工技術コンサルティングーーメガヘルツ超音波の発振制御ーー

超音波加工技術コンサルティングーーメガヘルツ超音波の発振制御ーー 製品画像

超音波システム研究所は、
 音圧測定解析装置(超音波テスター)と
 メガヘルツの超音波発振制御プローブにより
 物(工具・対象物・・・)の
 音響特性(振動の応答特性・非線形現象)を利用する、
 「超音波発振制御(加工)技術」を開発しました。

今回開発した技術により
 「超音波の発振・出力制御」による
 対象物への振動現象をコントロール可能にした、
 超音波のダイナミック制御(洗浄・加工・撹拌・・)が、
 発振制御プローブにより
 超音波振動の非線形効果として利用可能になりました。


これは、加工・洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して
 目的に合わせた
 効果的な超音波利用技術です。

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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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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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