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最終更新日:2024-08-18 16:40:02.0

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  • カタログ発行日:2024/5/3

表面の音響特性に基づいた超音波発振制御技術ーー高周波・低周波・共振・非線形ーー1.00

基本情報表面の音響特性に基づいた超音波発振制御技術ーー高周波・低周波・共振・非線形ーー

超音波の音圧測定解析システムによる、対象物の表面を伝搬する超音波のダイナミック特性を目的に合わせて制御する技術

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の音響特性に基づいた、
 発振制御条件を設定する、超音波技術を開発しました。

この技術は、対象物の超音波伝搬特性評価を行い
 効果的な、超音波機器の各種制御条件
 について、最適化ノウハウとしてコンサルティング対応しています。

超音波プローブの発振制御による
 「音圧・振動」測定・解析技術に基づいた、応用方法です。

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制御します。

特に、伝搬現象におけるダイナミック特性を確認することで
 洗浄効果の不安定現象に対する対応・調整が可能です。

音響特性に基づいた、メガヘルツのスイープ発振制御条件により
 低周波の伝搬特性や非線形性による高調波の伝搬状態について
 目的の超音波効果に合わせたダイナミック制御として実現します。

注:超音波の音響特性

対象物の特性
1)高周波特性
2)低周波特性
3)共振現象の発生特性
4)非線形現象の発生特性

チタン製ストローを利用した、超音波伝搬制御技術

チタン製ストローを利用した、超音波伝搬制御技術 製品画像

超音波システム研究所は、
 キャビテーションと音響流の分類に基づいて
 チタン製ストローを利用した
 「超音波伝搬制御技術」を開発しました。

超音波テスターによる
 流れと超音波とファインバブルの複雑な変化を、
 各種の相互作用を含めた音圧測定解析により
 利用目的に合わせて、
 音響流の変化をコントロールするシステム技術です。

実用的には、
 シャワー用の脱気ファインバブル発生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
 各種相互作用・振動モードに対して最適化する方法です。

特に、チタン製ストローの音響特性と
 メガヘルツ超音波の発振制御により、
 オリジナル非線形共振現象(注1)をコントロールすることで、
 新しいダイナミック超音波制御技術の効果を実現しています。

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

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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超音波洗浄機の改良技術(コンサルティング対応)

超音波洗浄機の改良技術(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、
オリジナル製品:超音波システム(音圧測定解析、発振制御)による
超音波洗浄機の改良(コンサルティング対応)を行っています。

現状の超音波洗浄機に対して
 音圧測定・解析に基づいた、改良方法を提案・実施します。

具体的には、
超音波の測定解析が容易にできる
 「オリジナル製品:超音波テスターNA(推奨タイプ)」による
 超音波洗浄機の測定・確認により
 改善レベルについて打ち合わせ相談します。

改善レベルに合わせて
超音波の発振制御が容易にできる
「オリジナル製品:超音波発振システム(1MHz、20MHz)」
 の利用を提案します。

水槽や洗浄液、洗浄物や洗浄レベルの状態・・・により
 脱気ファインバブル発生液循環装置を提案します。

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(インパルス応答の解析)
4)相互作用の検出(パワー寄与率の解析)

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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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超音波の非線形発振制御技術 ――スイープ発振ノウハウ――

超音波の非線形発振制御技術 ――スイープ発振ノウハウ―― 製品画像

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
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超音波(スイープ発振、パルス発振)システム-ノウハウ-

超音波(スイープ発振、パルス発振)システム-ノウハウ- 製品画像

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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超音波の非線形現象による、ナノレベルの攪拌技術

超音波の非線形現象による、ナノレベルの攪拌技術 製品画像

超音波システム研究所は、
「超音波の非線形現象(音響流)を制御する技術」を利用した
 効果的な攪拌(乳化・分散・粉砕)技術を開発しました。

この技術は
 表面検査による間接容器、超音波水槽、その他事項具・・の
 超音波伝搬特徴(解析結果)を利用(評価)して
 超音波(キャビテーション・音響流)を制御します。

さらに、
 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、
 ガラス容器・超音波・対象物・・の相互作用に合わせて、
 超音波の発振制御により実現します。

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。

2023.11 非線形現象を制御する超音波発振制御技術を開発
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 
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メガヘルツ超音波発振制御による加工方法の提案

メガヘルツ超音波発振制御による加工方法の提案 製品画像

超音波システム研究所は、
オリジナル製品:超音波システム(音圧測定解析、発振制御)による
超音波加工技術のコンサルティング対応を行っています。

現状の超音波加工に対して
音圧測定・解析に基づいた、超音波追加・改良方法を提案・実施します。

具体的には、
超音波の測定解析が容易にできる
 「オリジナル製品:超音波テスターNA(推奨タイプ)」による
 加工機械・・の測定・確認により
 超音波追加について打ち合わせ相談します。

超音波追加に合わせて
超音波の発振制御が容易にできる
「オリジナル製品:超音波発振システム(1MHz、20MHz)」
 の利用を提案します。
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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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超音波とファインバブルを利用した「めっき処理」コンサルティング

超音波とファインバブルを利用した「めっき処理」コンサルティング 製品画像

超音波システム研究所は、
 2015年から、
 日本バレル工業株式会社様と共同で、
 ファインバブルとメガヘルツの超音波を利用した、
 超音波めっき処理技術を開発しています。

注:2024年8月現在、良好な結果に基づいて
 様々な応用技術として継続発展中です

1)洗浄・加工・溶接・めっき・・表面処理・・・
2)化学反応・液体の均一化・攪拌・・・
3)検査・評価・・・
4)目的に合わせた、超音波とファインバアブルの最適化制御
 

現在、日本バレル工業株式会社様と共同で、
鉄めっき処理(鉄粉・アモルファス・メガヘルツ超音波・・)に関して、
超音波とファインバブルを利用した応用技術を開発しています。

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)

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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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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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表面弾性波の相互作用をコントロールする超音波技術

表面弾性波の相互作用をコントロールする超音波技術 製品画像

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、超音波プローブの非線形発振制御技術

音圧測定解析に基づいた、超音波プローブの非線形発振制御技術 製品画像

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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メガヘルツの超音波システム(洗浄、攪拌、加工、表面処理・・)

メガヘルツの超音波システム(洗浄、攪拌、加工、表面処理・・) 製品画像

超音波システム研究所は、
超音波機器に関して、
メガヘルツの超音波発振制御プローブを利用することで、
1-700MHz以上の超音波伝搬状態制御を可能にする
超音波システム技術を開発しました。

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・溶接・めっき・・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、1000リッターの水槽でも、
 数トンの対象物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
 治工具(弾性体:金属・ガラス・樹脂)の利用です、
 対象物の条件・・・により
 超音波の伝搬特性を確認することで、
 オリジナル非線形共振現象(注1)として
 対処することが重要です

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

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取扱会社 表面の音響特性に基づいた超音波発振制御技術ーー高周波・低周波・共振・非線形ーー

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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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