超音波実験no.１３６
パソコン・超音波振動子・オシロスコープ・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
超音波（基礎実験）
複雑に変化する超音波の利用状態を、
音圧や周波数だけで評価しないで
「音色」を考慮するために、
時系列データの自己回帰モデルにより解析して
評価・応用しています
水槽を含めた、各種容器の音響特性・液循環の効果を利用して、
表面改質、洗浄、化学反応促進、乳化、分散・・・
の適応技術として提案させていただいています。
＜＜超音波システム研究所＞＞
超音波の非線形性現象
従来の説明では、不安定な・不確定な現象として
効率よく利用されていなかった
超音波の非線形性に関する
具体的な利用方法を紹介します
科学的な解析や検討は
液体・気体・弾性体・・の状態が複雑に関係するため
大変難しいと考えます
しかし、工学的な技術としての利用に関しては
超音波の非線形性現象を認識して、
その効果を利用することが可能です
もっとも単純な例は
超音波水槽における、複数のガラス容器の利用です
あるいは、強いキャビテーションの利用です
注：すべて経験的に取り組むと
複雑さにより非効率で不安定な方法になりがちです
十分な論理的なモデルを
計測・解析に基づいて構成し、検討を深めることが必要だと考えています
特に、不確定な部分も
（非線形性による影響も含んだ）ブラックボックスとして
技術開発されることを提案します
（ 詳細は超音波システム研究所にお問い合わせください
４０ｋHzの超音波とガラスの組み合わせにより
１００ｋHz以上の
超音波伝搬現象を利用することが可能になります
ポイントが「超音波の非線形性利用技術です」 ）
以下 「新しい超音波技術」を紹介します
超音波に対する
物の作用として
＜反射＞ ＜屈折＞ ＜透過＞
液循環などの
流体の影響による
＜音響流との相互作用＞
環境の条件・変化による
＜液温の上昇＞
＜溶存気体の濃度変化＞
＜室温・湿度の変化＞
＜・＞・・
上記の各種パラメータを考慮した
適切な超音波利用を可能にする
技術を開発しました
ポイントは
キャビテーション、加速度、音響流による
（対象物への）
伝搬状態のバランスを調整することです
この技術には
超音波の計測・解析ノウハウを含め
様々な技術が重なり合っています
これを
超音波シミュレーションを利用して開発した
「新しい非線形超音波照射技術」 と考えます
＜超音波照射技術・液循環ノウハウ＞ＮＯ．７２
超音波水槽での
液循環の事例です
マイクロバブルを利用して
液体の均一化が実現しています
ポイント：振動子の下部に流れを設定しています
＜＜超音波測定技術 Ultrasonic measurement techniques ＞＞
振動子 １．６ＭＨｚ 、２．５ＭＨｚを利用した振動計測
新しい超音波計測システムの測定状態です。
測定データを（弾性波動を考慮した）解析することで、
各種の振動状態の特徴として検出します。
複雑に変化する超音波の利用状態を、
音圧や周波数だけで評価しないで
「音色」を考慮するために、
時系列データの自己回帰モデルにより解析して
評価・応用しています
Use of ultrasound conditions varying complexity,
Do not just evaluate the frequency and sound pressure
"tone" to consider,
Autoregressive model to analyze time series data
Assessment and Application to
超音波振動子の設計
量子力学モデルを超音波伝搬周波数の特性設定に利用した
超音波振動子の設計技術を開発しました。
今回開発した技術は、
超音波の発振・伝搬状態を、量子力学の縮重関数に
適応させるというモデルを採用しています。
これまでの設計方法とは異なり、
水槽内での超音波伝搬状態に対する、エネルギー順位（高調波の次数に対応）を
音響流や音（低周波の振動）・・の摂動としてとらえることで
振動子の設計条件を決めていきます。
なお、超音波システム研究所の「超音波機器の評価技術」により、
この方法による、具体的な効果を確認しています。
応用技術として
「超音波の伝搬状態や、水槽・容器・治工具・超音波の設計技術」
としても応用可能です。
これは、最近のナノレベルの攪拌・分散を効率的に行うための
適切な超音波振動子の必要性から開発した技術です。
