超音波発振計測解析システム ultrasonic tester
２つの超音波を使用した実験解析例を紹介します
音圧や伝搬状態の分布（histogram result）により
大変面白い結果を確認しました
この分布は、条件（流量や水槽、容器の設置・・）により変わります
同様に見えても分布が異なることによる効果の違いが説明できると考えます
注：このデータは適正状態での実験によるものです
一般的な状態にすると、分布は中央に集中した状態になります
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注：この分布とパワースペクトルの解析結果を
調整することで目的の超音波の状態に設定できます
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Ultrasonic Sound Flow water effect ＮＯ．６５
Ultrasonic Cavitation Control.
超音波の非線形性現象を利用しています。
＜＜超音波システム研究所＞＞
超音波システム研究所は、
対象物の音響特性（オリジナルパラメータ）を評価することで
目的（洗浄、攪拌、改質・・・）のレベルに合わせた
キャビテーションと音響流をコントロールする
代数モデルと
超音波（ダイナミック制御）技術を開発しました。
今回開発した技術は、
超音波テスター（オリジナル装置）による伝搬状態の変化を、
時系列データの各種解析技術を利用して
音響特性として検出します。
超音波の非線形現象を特に重視した
評価基準（抽象代数モデル：スペクトルシーケンス）により
各種の相互作用を判断します。
音響特性・相互作用・目的（洗浄、攪拌、改質・・・）のレベルを考慮した
最適化（抽象代数モデルの利用）により
目的とする超音波の伝搬状態を推定します。
推定した超音波の状態を実現するために
専用水槽、液循環、超音波装置の発振周波数、出力・・を
超音波（ダイナミック制御）技術として設定します。
説明は、大まかな概要です
具体的な条件（水槽、振動子、サイズ・・・）に合わせて
超音波の伝搬状態を計測解析する必要があるため
体系的な一般論にすることは難しいと考えています。
特に、洗浄対象物の構造・材質・数量・・・により
音響特性は大きく変わります。
音響特性の違いにより
定在波や音響流に関する
洗浄効果（超音波の影響）・・の変化を多数確認しています。
超音波の「流れとかたち・コンストラクタル法則」
超音波システム研究所は、
流れとかたちに関する「コンストラクタル法則」を利用した、
超音波利用技術を開発しました。
参考動画のような、川の流れを観察しています
超音波利用に関して
流れの観察経験により
音響流を直感的に
とらえられると考えています
音響流＜一般概念＞
有限振幅の波が
気体または液体内を伝播するときに、
音響流が発生する。
音響流は、
波のパルスの粘性損失の結果、
自由不均一場内で生じるか、
または
音場内の
障害物（洗浄物・治具・液循環）の近傍か
あるいは
振動物体の近傍で
慣性損失によって生じる
物質の一方性定常流である。
＜参考＞
１）振動について
ロイヤル・インスティテューション １３３回「振動」より
機械工学の重要な一分野のほとんどすべてを、
ここに記述してみようと思っている
【著者】リチャード・ビジョップ
【訳者】中山秀太郎 出版社:講談社（1981年 ブルーバックス Ｂ－４７１）
http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/d84ac354211817300e3ef1ba76e64a8d.pdf
２）流れとかたち
すべてのかたちの進化は
流れをよくするという「コンストラクタル法則（constractal-law）」が支配している!
【著者】 エイドリアン・ベジャン Adrian Bejan J. ペダー・ゼイン J. Peder Zane
【訳者】 柴田裕之 【解説者】 木村繁男 出版社:紀伊國屋書店 (2013年)
３）サイバネティクスはいかにしてうまれたか
【著者】 ノーバート・ウィナー
【訳者】 鎮目恭夫 出版社:みすず書房（1956年）
・・・・・・・
絶えず移動するさざ波の塊を研究して、
これを数学的に整理することはできないものだろうか。
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水面をすっかり記述するという
手におえない複雑さに陥らずに、
これらのはっきり目に見える事実を
描き出すことができるだろうか。
波の問題は
明らかに平均と統計の問題であり、
この意味でそれは
当時勉強していた、ルベーグ積分と密接に関連していた
・・・・
私は、自然そのものの中で
自己の数学研究の言葉と問題を
探さねばならないのだということを知るようになった。
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こうして、サイバネティクスの立場から見れば、
世界は一種の有機体であり、
そのある面を変化させるためには
あらゆる面の同一性を
すっかり破ってしまわなければならない
というほどぴっちり結合されたものでもなければ、
任意の一つのことが
他のどんなこととも同じくらいやすやすと
起こるというほどゆるく結ばれたものでもない。
・・・・・・
・・・・・・
理想的には、
単振動とは遠い過去から遠い未来まで時間的に
不変に続いている運動である。
ある意味でそれは永遠の姿の下に存在する。
音を発したり、止めたりすることは、
必然的にその振動数成分を変えることになる。
この変化は、小さいかもしれないが、
全く実在のものである。
有限時間の間だけ継続する音符は
ある帯域にわたる多くの
単振動に分解することができる。
それらの単振動のどれか一つだけが
存在するとみる事はできない。
時間的に精密であることは
音の高さがいくらかあいまいであることを意味し、
また音の高さを精密にすれば
必然的に時間的な区切りがつかなくなる。
・・・・・・・
・・・・・・・
上記を参考・ヒントにして
超音波伝播現象における
「非線形効果」を測定・利用する技術を
流れをよくするという「コンストラクタル法則（constractal-law）」で
整理することで、超音波利用技術にまとめています。
参考動画＜流れの観察＞
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注：
くりかえし
超音波と
流体の変化（流れ、渦、波・・）を
観察して
イメージを修正しながら
音響流に関する論理モデルを考え続けます
1年ぐらい経過してくると
渦の動きが見えてきます
そこから
ぼんやりと、洗浄物に対する
音響流の影響がわかります
超音波制御＜応用例＞
超音波水槽の新しい液循環システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1271
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
http://ultrasonic-labo.com/?p=1753
「超音波の非線形現象」を利用する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1328
超音波水槽と液循環の最適化システムを開発
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（超音波の測定・解析に基づいた制御システムを開発）
超音波システム研究所は、
超音波水槽内の液体に伝搬する
超音波の状態を測定・解析する技術を応用して、
水槽の構造・強度・製造条件・・・による影響と
液循環の状態を
目的に合わせた超音波の伝搬状態に
設定・制御するシステムを開発しました。
＜超音波のダイナミックシステム＞
超音波水槽内の液循環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（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
統計的データの解析方法の利用である
＜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
対象の特性を確認する
＜洗浄対象物、攪拌対象物、治工具・・・の音響特性検出技術＞
３）特性の確認により
制御の実現に進む
＜キャビテーションのコントロール技術＞
といった方法により
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
液循環効果の利用例が多数あります
なお、今回の技術を
超音波システムの液循環方法の改良技術として
コンサルティング対応します。
超音波水槽の構造・大きさと
超音波（周波数、出力、台数・・）に合わせた
＜超音波＞と＜水槽＞と＜液循環＞のバランスによる
超音波の最適な伝搬状態を測定・解析データとともに
提案・改良・報告します。
本来は、水槽の新規製作、新規設置、新規超音波の固定、・・・
が最もよいのですが、
現実的には、現状の改良として
液循環ポンプの追加改良で実現させることが
これまでの事例から
費用と効果の最適化になると判断して
提案しています。
必要性と要望により
新規設計・開発にも対応します。
参考
http://youtu.be/liaWdav9snM
http://youtu.be/XeebG6YiRI4
http://youtu.be/x6tZ6Lz34A4
http://youtu.be/Xr_mCMiYQ7Y
http://youtu.be/BoRFrvo-TYY
http://youtu.be/1qDcLM5kqgg
http://youtu.be/XBgQ8-hxLnU
http://youtu.be/PMecDWqNfOA
http://youtu.be/CapF-2mGgcA
http://youtu.be/ZcfXBYpBNqk
http://youtu.be/v0zLb59Vcu0
http://youtu.be/srUOaVBm-tU
http://youtu.be/k-89ibgzXFM
http://youtu.be/DMXRw4ZYEaU
http://youtu.be/Orbfbala6nc
http://youtu.be/Snf0hRMT8yI
http://youtu.be/2duluAjd_sk
http://youtu.be/EdacuygppyI
http://youtu.be/brw7bLahnqc
http://youtu.be/JIF_pO5rCII
http://youtu.be/kbXfkprnzzg
http://youtu.be/cJ47wtwKjIo
http://youtu.be/dtF7zsEXcng
http://youtu.be/KrE7KAZI8ok
http://youtu.be/ZZc-jSpHmbM
http://youtu.be/NZkPD_TkCSs
２種類の液循環を採用しています
液循環１：マグネットポンプ
流量：0～16リットル/min
液循環２：ギアポンプ
流量：0～800cc/min
超音波とマイクロバブルによる
音響流の最適化（液循環制御）により
高い音圧レベルの
キャビテーション効果や加速度効果が、利用可能になります。
■参考動画
２種類の液循環
http://youtu.be/F0Y6nrTlqFw
http://youtu.be/Nmo5gT6UuMc
http://youtu.be/_TnhPrkmDyk
http://youtu.be/1MCoRxgYMco
http://youtu.be/wRqK7_jXEtU
http://youtu.be/e2muDDgKRKo
http://youtu.be/KKBjp_uv4-w
http://youtu.be/k5x_lgzeVK4
http://youtu.be/jSd3OF9cpRw
http://youtu.be/7IQvHPwu61A
http://youtu.be/4NI5WcWVZ5A
http://youtu.be/Pr3EKa9uJMY
１種類の液循環
２台のマグネットポンプの利用
http://youtu.be/zm20pyeMXOk
http://youtu.be/IQHkWAeM5A8
http://youtu.be/fUQ7v6xPM3k
http://youtu.be/RzuuNwBQLT8
http://youtu.be/IjhQa2zIphE
http://youtu.be/ur0w6wl9jFU
http://youtu.be/8uR7XmZfzZI
http://youtu.be/a103URDfpUo
http://youtu.be/waRo2o4PQc8
http://youtu.be/KNS2hpTbQ9c
http://youtu.be/POViFpvObzc
http://youtu.be/665G1p-19uM
超音波の伝播現象における「音響流」を利用する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1410
超音波装置の最適化技術をコンサルティング提供
http://ultrasonic-labo.com/?p=1401
超音波水槽の新しい液循環システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1271
現状の超音波装置を改善する方法
http://ultrasonic-labo.com/?p=1323
超音波のダイナミック制御技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=2015
超音波のダイナミック特性を解析・評価する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2433
超音波の＜ダイナミック特性を利用した制御＞技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=3735
超音波洗浄システムを最適化する方法
http://ultrasonic-labo.com/?p=2710
超音波の非線形現象を利用する技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1328
超音波の統計解析（音圧・液温・Ｄｏ濃度）
http://ultrasonic-labo.com/?p=1074
超音波伝搬状態の最適化技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1179
超音波制御装置（制御ＢＯＸ）
http://ultrasonic-labo.com/?p=4906
超音波洗浄器 Ultrasonic cleaner （霧化実験 Basic experiment）
