超音波の周波数について

超音波による霧化！

超音波の周波数について

超音波の周波数について

超音波の周波数について
各種の構造や反応に対して、適切な周波数があります
的確に検討するためには、沢山の周波数が必要ですが
現状では出来ません
電圧素子の量産からくる制限が大きな理由ですが
周波数の違いは大変な違いを生み出します
５－２０ｋＨｚの違いで
全く異なる結果になることも珍しくありません


周波数を効率的に考えるヒント
物事を波として捉えるために
参考
波として考えた時、
「空中に放たれたボールが放物線を描いて曲がる」
ような現象はどう考えればよいか？

１：古典力学的に考える
　　位置エネルギーの高い方から
　　低い方へ「力」が働くことで「落ちる」。

２：シュレーディンガー方程式から考える
　　位置エネルギーが大きいところでは
　　運動エネルギーが小さくなる。
　　つまり「高いところでは波長が長くなる」
　　従って、波が進むと、「落ちる」方向へ曲がって行く。

コメント
どうしても、日常の物事は古典力学的に考える習慣が
身についてしまっているように感じますが
もっと（正確にと言う意味を含めて）
「重力で考えるのではなく」、
「物質の波長」で考える
ようにして、思考の新たな展開をすると、
水中の音波と洗浄対象物の
波長に関する問題や応用が見えてきます



補足
シュレディンガーの波動方程式は、"物質波”という考えに基づいて構成されています。
その波動とは通常の波動ではなく、確率波です。


（規格化をして、
波動関数の絶対値の２乗が確率密度となる。
連続関数となる。発散しない。　等　）

そして、その自乗は粒子の確率分布を表し、量子はそのどこかに
“点”として存在していることになります。

以上により、シュレディンガーの波動方程式は確率微分方程式です。

確率微分方程式を解くことは難しいのですが、


（伊藤型として書き下すことで）

伊藤の公式により解けるようになっています
この公式は、デリバティブ、殊にオプション金融商品の開発・普及・改良に必要不可欠な、
大変に重要な公式です。
Ｅｘｃｅｌを利用して簡単に解くことが出来ます。

ここで私が補足したかったことは、
量子力学と金融商品が
確率微分方程式でつながっているように、

量子力学と超音波が

波動方程式でつながっているので

積極的に量子力学や金融工学に対しても関心を持ち、
微分方程式や考え方を
具体的・工学的に応用・利用していくことが大切だと言うことです

 

超音波洗浄例NO.4

超音波洗浄例NO.4

 

＜効果的な超音波洗浄技術について＞
洗浄液について
１）汚れに対する洗浄液の効果について論理モデルを持つこと
２）汚れによる洗浄液の変化（トムス効果　等）について洗浄効果の論理モデルを持つこと
３）環境変化による洗浄液の変化について洗浄効果の論理モデルを持つこと
４）洗浄液の交換サイクルについて洗浄効果の論理モデルを持つこと
５）洗浄液の管理状態（バラツキ）について論理モデルを持つこと
６）洗浄液の液循環（バラツキ）について論理モデルを持つこと
７）洗浄液に対する超音波の発振状態について論理モデルを持つこと
８）洗剤の界面活性剤による泡や空気（溶存酸素）の性質が変化することについて
論理モデルを持つこと　（超音波の周波数・界面活性剤の濃度・溶存酸素濃度の関係に
ついてはインターネット上に多数の報告があります）
９）洗浄液に対する洗浄物の影響（量的側面と質的側面）について論理モデルを持つこと
１０）洗剤の濃度等（液温、溶存酸素）による洗浄効果について論理モデルを持つこと
１１）洗剤による洗浄時の泡の発生状況と泡と汚れの影響について論理モデルを持つこと
１２）上記の各項目について時系列データの変化に対する最適化を検討すること

洗浄物について
１３）洗浄物に対する材料特性と超音波の影響について論理モデルを持つこと
１４）洗浄物の製造方法・表面処理・超音波の関係性について論理モデルを持つこと
１５）洗浄物の環境変化（各種バラツキを含む）による影響についての論理モデルを持つこと
１６）洗浄物の連続洗浄作業について洗浄効果の論理モデルを持つこと
１７）洗浄物と洗浄治具の関係について洗浄効果の論理モデルを持つこと
１８）洗浄物・洗浄治具・超音波（音響流、レンズ効果　等）の関係についての論理モデ
ルを持つこと
１９）洗浄物の種類・大きさ・洗浄数の変化について洗浄効果の論理モデルを持つこと
２０）洗浄物の超音波（音響流　等）による環境変化（液温の上昇　等）の影響について
洗浄効果の論理モデルを持つこと
２１）上記の各項目について時系列（データ）の変化に対する最適化を検討すること

洗浄水槽について
２２）洗浄水槽の液循環について論理モデル（よどみ対応、反応、拡散流　等）を持つこと
２３）洗浄水槽の洗浄液の各種分布状態（液温、溶存酸素濃度　等）について論理モデ
ルを持つこと
２４）洗浄水槽の超音波の各種分布状態（流速、音圧　等）について論理モデルを持つこと
２５）洗浄水槽の材質（表面処理　等）と洗浄液の反応について論理モデルを持つこと
２６）洗浄水槽の均一性（反応率、プラグ流）について洗浄論理モデルを持つこと
２７）洗浄水槽・洗浄液・洗浄物について最適化を行うこと
２８）洗浄水槽・リンス水槽の関係（ラインバランス　等）について最適化を行うこと
２９）洗浄水槽の作業性（メンテナンス　等）について作業モデルを持つこと
３０）洗浄水槽の改良（間接水槽の利用　洗浄液の変更　等）について論理検討を行うこと
３１）洗浄水槽に対する超音波の影響（量的側面と質的側面）について論理モデルを持つこと
３２）上記の各項目について時系列の変化に対する最適化を検討すること

　説明　　
溶存酸素：溶存酸素(Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｏｘｙｇｅｎ,ＤＯと略す)とは,水中に溶存している酸素のこと
音響流：流体中を強い音波が伝搬すると媒質流体の移動現象が発生します。静止流体中で物体が振動するときも，物体の周りに流れが生じます。いずれも音響流といいます。
レンズ効果：ないものが画像に映ってしまうものや、形が歪んで見えたりする場合を超音波診断ではアーチファクトと呼びます。アーチファクトの中にレンズ効果による虚像があります。
凹レンズ効果では音波は拡散します。
最適化：特定の制約を与えられた中で結果の最大値（最小値）をもたらす組み合わせを見つけ出すこと。
数理最適化の手続きは一般に3つのステップから成ります．
1. 問題のポイントを整理して数理的モデルを作成する．
2. モデルの特性を考慮した適切なアルゴリズムを用いて解を求める．
3. 解をもとに現実の問題の適応方法（解決策）を実施する．
時系列データ：通常同じ間隔の時間ごとに記録された数値のこと．
自己回帰：時系列データが持つこの時間的相関は、「自己相関」と呼ばれる。自己相関を持つ系列が逐次的に決定される構造を、「自己回帰（auto-regression）」と言う
プラグ流：プラグ流とは、すべての分子が同じ時間で排出される仮想的な流れ。あるいは押し出し流れ、ピストン流などと呼ぶ。
トムス効果：「トムス効果」とは、水に極微量（ppｂ程度）の高分子を、たとえばポリエチレンを溶かすと、その水中を動く物体の抵抗が劇的に減る、という効果である。
拡散係数：ｋ（定数）・Ｔ（温度）／６・π・μ（粘性率）・Ｐ（粒子の半径）　　アインシュタインの式

・・・・・

こうした流れのような事項に関する思考の展開の中で、
新しい検討が、新しい考えを生み出すと思います
水と空気はまだまだ考察や検討が足りないように感じます
環境問題を含め、もっと効率的な、
あるいは自然な使用方法を考えたいと思います

 

新しい超音波実験(Ultrasonic Experiment)

新しい超音波実験(Ultrasonic Experiment)

＜論理モデルの作成について＞
（情報量基準を利用して）

１）各種の基礎技術（注）に基づいて、対象に関する、

D1=客観的知識（学術的論理に裏付けられた洗浄理論）
D2=経験的知識（これまでの洗浄結果）
D3=観測データ（現実の状態）

からなる 「情報データ群 」、DS＝(D1,D2,D3) を明確に認識し
その組織的利用から複数のモデル案を作成する

２）統計的思考法を、
　　情報データ群（DS）の構成と、それに基づくモデルの提案と検証の繰り返し
　　によって情報獲得を実現する思考法と捉える

３）　AIC の利用により、様々なモデルの比較を行い、最適なモデルを決定する

４）　作成したモデルに基づいて洗浄装置・洗浄システムを構築する

５）　時間と効率を考え、以下のように対応することを提案します
５－１）「論理モデル作成事項（効果的な超音波洗浄技術について）」を考慮して
　　　　　「直感によるモデル」を作成し複数の人が検討する
５－２）実状のデータや新たな情報によりモデルを修正・検討する
５－３）検討メンバーが合意できるモデルにより装置やシステムの具体的打ち合わせに入る

上記の参考資料
ダイナミックシステムの統計的解析と制御：赤池弘次/共著 中川東一郎/共著：サイエンス社
生体のゆらぎとリズム コンピュータ解析入門：和田孝雄/著：講談社　
注 化学工学：反応工学、化学プラント工学、ＬＳＩプロセス工学、薄膜作成工学　表面工学　等
機械工学：自動制御（システム工学）、熱力学、材料力学、流体力学、加工工学　等
電気電子工学：超音波工学、音響学、医用画像処理、分子エレクトロニクス工学　等
その他：物理学、物性工学、ナノテクノロジー、超分子、最適化、マイクログラビティ応用学、
プロセスマテリアル、ＩＴエレクトロニクス、ドラッグデリバリー、バイオテクノロジー　等
ＡＩＣ：赤池情報量規準(Akaike Information Criterion　統計モデルの相対的評価）
考え方（全体を貫く基本的な概念）：
多くの真実らしき断片を見据え、その奥にある統一的メカニズムを描像する。

＜データの統計解析に関する資料＞
＜統計的な考え方について＞
統計数理は以下のように考えられています
統計的な物の見方というのは、
１）我々がどのように自分が持っている知識や情報を利用しようとするのかと言うことに関係する（すなわち、主観的な発想に基づいている）
２）具体的な経験・知識に基づいた心の枠組みで考える（すなわち、具体的である）
３）物事の量的な特性に対するいろいろな考え方が豊かになっていく展開
　（すなわち、抽象的である）
まとめ
　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

＜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。

 

 

超音波システム研究所のコンサルティング対応

超音波「システム技術」

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超音波システム研究所のコンサルティング対応

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超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
超音波に関する、オリジナル技術による
超音波コンサルティングを、以下のように対応します。

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＜コンサルティングの流れ＞
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ご相談を受けてから、
　コンサルティング対応までの流れを説明します。
 　不明な点は、メールでお問い合せ下さい。

１．お申込み
　メールでご連絡下さい。
  内容（目的・・）を確認させていただき、連絡を差し上げます。
 
２．詳細な仕様確認
　メール・電話、もしくは直接お会いし、対応について
　確認させて頂きます。
　また、対応後についても提案させて頂きます。
 
３．発注・ご依頼
　コンサルティングの内容・価格・・等について、
　納得いただければ正式に発注となります。

４．コンサルティング
　具体的な超音波装置に対する
　測定・解析・改良・・・を行います。
　資料（技術資料・報告書・・）を添付します。
　必要に応じた、
　説明（簡単なセミナー・デモンストレーション・・）を行います。

　研究・開発・実験・・・の場合は
　超音波システム研究所の装置を使用して行う場合もあります

　必要に応じて、秘密保持契約・・・を結ばせていただきます。

５．完了
　報告書に保守を含めた運用方法を提示して終了となります。

６．サポート
　ここからがサポート開始となります。
　個別の各種超音波装置における状況に応じた
　アドバイス・確認・点検方法・・・について対応します。
　対応は基本的にはメールですが、
　出張対応（別途費用が発生します）も行います。

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超音波システム研究所
ホームページ　　http://ultrasonic-labo.com/
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超音波実験no.３０７

超音波実験no.３０７

新しい超音波利用の研究開発を行っています

水槽内の液循環の流れの設定により
キャビテーションを制御しています

 

超音波システムの液循環に関する資料

＜ダイナミックシステムとして＞

超音波（水槽液循環）システムの解析と制御

多くの超音波（水槽）利用の目的は、水槽内の液体の音圧変化の予測あるいは制御にあります。

しかし、多くの実施例で理論と実際との間の距離の著しさも指摘されています。

この様な事例に対して

１）障害を除去するものは統計的データの解析方法の利用である

２）対象に関するデータの解析の結果に基づいて対象の特性を確認する

３）特性の確認により制御の実現に進む

といった道程により良い結果の実施例があります

超音波（水槽）システムにおいても同様な方法を進めてきました

具体的な説明を通して、上記の統計モデルを利用した効果てきな事例を提示します

 

この資料は以下の内容です

１）「超音波」を有効に利用するための液循環に関する資料

２）「洗浄システム」を検討するための液循環に関する資料

３）「装置」を設計するための液循環に関する資料

大変貴重で重要な内容と写真を含んでいます

 

超音波（水槽液循環）システムの解析と制御に関するノウハウと特許技術についての資料です

＜特許に関して＞

　利用した資料（新しいアイデア以外）はすべて

　特許電子図書館で公知として公開されているものです

 

 

超音波実験no.３４４

超音波実験no.３４４

新しい超音波利用の研究開発を行っています

 

超音波伝搬信号 Ｎｏ．５０

超音波伝搬信号　Ｎｏ．５０

パソコン・超音波振動子・オシロスコープ・発振回路（Japanino）・・・
を利用した計測制御技術に関する、
超音波実験での「超音波伝搬信号」です


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超音波による表面改質技術

超音波による表面改質技術

 

超音波のキャビテーション制御技術を応用して、
超音波専用水槽による表面改質技術を開発いたしました。

今回開発した表面改質技術による効果を確認する方法として
　超音波の伝搬状態の測定・解析技術を利用した結果、
　金属部品、樹脂部品、粉体部材、・・・の各種に対して
　幅広い効果が確認できました。

この動画のように
　流れる水に2種類の超音波を伝播せることで
　効率よく、洗浄・改質が実現できます

 

超音波の利用技術 no.4

超音波の利用技術　no.4

高周波（高調波）の効果を利用した
　ナノ物質への超音波ホモジナイザー

　化学反応促進装置

　微小サイズの部品の表面応力の緩和装置

　ナノレベルの表面洗浄装置

　・・・・・

ステンレスやガラス容器との組み合わせにより
２８ｋＨｚと７２ｋＨｚの超音波振動子を利用して
　音圧レベルの高い
　１００ｋＨｚ以上の超音波効果を利用する技術です。

　２００ｋＨｚや４００ｋＨｚの超音波振動子を単独で
　　高い出力で使用した場合には
　　一定以上の高い音圧は実現しません。

設定により
　ステンレス容器内には１ＭＨz以上の
　高い音圧の超音波伝搬状態も実現可能です

上記の技術により製造した
　ナノレベルのアルミ粉末動画です

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超音波洗浄例（やかん）no.1

超音波洗浄例（やかん）no.1

超音波洗浄は
　「洗浄対象物」と「汚れ」に対して
　適切な超音波の利用・設定により
　効率のよい洗浄が実現できます
＜＜超音波システム研究所＞＞