超音波による＜キャビテーションの観察・制御＞技術
超音波実験写真 Ultrasonic experiment （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
小型のギアポンプによる
脱気・マイクロバブル発生装置を利用した
「音響流の制御技術」を開発しました。
－今回開発したシステムの応用事例－
音響流とキャビテーションの最適化による超音波洗浄
音響流制御による超音波分散
音響流による伝搬周波数の変化を利用した化学反応の制御
音響流とマイクロバブルによる表面改質
音響流を利用した金属加工への応用技術
音響流によるメガヘルツのシャワー洗浄
・・・・・・・
ガラス製の水槽を利用したソノケミカル反応実験
ナノ粒子の製造実験
霧化サイズのコントロールによるコーティング実験
各種の攪拌実験
・・・・・・・
ガラス部品の精密洗浄実験
複雑な形状・線材・・の表面改質実験
溶剤・・の化学反応実験
・・・・・・
■参考動画
小型ポンプによる「音響流の制御システム」
＜樹脂容器の音響特性＞を利用した超音波システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=7563
OLYMPUS DIGITAL CAMERA
具体的な表面改質方法についてはコンサルティング対応しています
参考
表面残留応力の緩和による金属疲労強度の向上に関する資料
（旧 鉄道技術研究所での「低温焼き入れによる疲れ強さ向上」研究）
破断面の観察 熱処理後の組織写真
フレッチングコロージョン ねじり耐久試験
Ｘ線による残留応力測定 ザックス法によるひずみ測定
超音波による表面改質技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=9285
http://ultrasonic-labo.com/?p=9285
超音波による金属・樹脂の表面改質技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1004
超音波の「音響流」制御による「表面改質技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=2047
「超音波の非線形現象」を目的に合わせてコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2843
＜脱気・マイクロバブル発生液循環システム＞
http://ultrasonic-labo.com/?p=7658
「脱気・マイクロバブル発生装置」を利用した超音波システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1996
超音波とマイクロバブルによる表面改質（応力緩和）技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=5413
超音波による「金属部品のエッジ処理」技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2894
超音波システム研究所は、
目的に合わせた効果的な超音波のダイナミック制御を実現する、
＜脱気・マイクロバブル発生液循環システム＞に関して
各種の音響特性の測定解析に基づいた組み合わせを利用することで、
超音波をコントロールする技術を開発しました。
超音波液循環技術の説明
１）超音波専用水槽（オリジナル製造方法）を使用しています。
（材質は、樹脂・ステンレス・ガラス・・対応可能です）
２）水槽の設置は
１：専用部材を使用
２：固有振動と超音波周波数・出力の最適化を行っています。
（水槽の音響特性に合わせた対応を実施します）
３）超音波振動子は専用部材を利用して設置しています
（専用部材により、定在波、キャビテーション、音響流の
利用状態を制限できます）
４）脱気・マイクロバブル発生装置を使用します。
（標準的な、溶存酸素濃度は５－６ｍｇ／ｌ）
５）水槽と超音波振動子は表面改質を行っています。
上記の設定とマイクロバブルの拡散性により
均一な洗浄液の状態が実現します。
均一な液中を超音波が伝搬することで
安定した超音波の状態が発生します。
この状態から
目的の超音波の効果（伝搬状態）を実現するために
液循環制御を行います
（水槽内全体に均一な音圧分布を実現して、
超音波、脱気装置、液循環ポンプ、・・の運転制御がノウハウです）
目的の超音波状態確認は音圧測定解析（超音波テスター）で行います。
ポイントは
適切な超音波（周波数・出力）と液循環のバランスです
液循環の適切な流量・流速と超音波キャビテーションの設定により
超音波による音響流・加速度効果の状態をコントロールします。
マイクロバブルの効果で
均一に広がる超音波の伝搬状態を利用します。
液循環により、以下の自動対応が実現しています。
溶存気体は、水槽内に分布を発生させ
レンズ効果・・・の組み合わせにより、超音波が減衰します。
適切な液循環による効率の良い超音波照射時は、
大量の空気・・が水槽内に取り入れられても
大きな気泡となって、水槽の液面から出ていきます。
しかし、超音波照射を行っていない状態で
オーバーフロー・・により
液面から空気を取り込み続けると、超音波は大きく減衰します。
この空気を取り入れる操作は必要です
多数の研究報告・・がありますが
液循環の無い水槽で、長時間超音波照射を行い続け
溶存気体の濃度が低下すると
音圧も低下して、キャビテーションの効果も小さくなります。
（説明としては、キャビテーション核の必要性が空気を入れる理由です
液面が脱脂油や洗剤の泡・・・で覆われた場合も空気が遮断され
同様な現象になります）
さらに、
超音波照射により、脱気は行われ
溶存気体の濃度は低下して、分布が発生します
単純な液循環では、この濃度分布は解消できません。
この濃度分布の解決がマイクロバブルの効果です。
脱気・マイクロバブル発生液循環が有効な理由です。
注：
オリジナル装置（超音波測定解析システム：超音波テスター）による
音圧測定解析を行い
効果の確認を行っています。
上記の液循環状態に対して
超音波プローブによるメガヘルツの超音波発振制御を行うことで
超音波の非線形現象が幅広い周波数帯で発生するとともに
ダイナミックな超音波の変化を実現します。
気体の流量・流速分布・・・を適切に設定することで
目的に合わせた、非線形現象を発生させることができます。
＜＜動画＞＞
https://youtu.be/_NaVltKK1iw
https://youtu.be/mb2U1f8wyoA
https://youtu.be/R-qqW9QPkew
https://youtu.be/Mt2nFbmW6uU
https://youtu.be/BIlJthzNNEY
https://youtu.be/nrQiP4jrdK0
https://youtu.be/Ibond4mtc2M
https://youtu.be/3mduvW6CR9k
https://youtu.be/FIH9rb7f4vY
https://youtu.be/16RxgN_zykA
https://youtu.be/SUBgX389LT0
＊＊＊
https://youtu.be/12rvdv5gRKY
https://youtu.be/Ii7QvpQ9yzI
https://youtu.be/zq9L0i6it4E
https://youtu.be/6w3IMmnPFdU
https://youtu.be/_Ksm-o6fgtk
https://youtu.be/9z1jeWetonY
https://youtu.be/MABtwKQOBZQ
https://youtu.be/kx_XV8nXu4A
https://youtu.be/Du7BKIYdqXw
https://youtu.be/ISPlFCQHgpQ
https://youtu.be/2yFOm7UMHzY
https://youtu.be/loc-9wAoY9g
https://youtu.be/zmSauisMhkQ
＊＊小型ギアポンプ＊＊
https://youtu.be/P6RVnY_EZNg
https://youtu.be/Krfi10rm5AQ
https://youtu.be/ghc8mf_ihX0
https://youtu.be/XfTUw2Q9zK0
https://youtu.be/zkoCRYFArAs
https://youtu.be/V-G2qv-cLEE
https://youtu.be/iOGjmecfNhc
＊＊２８ｋＨｚと７２ｋＨｚの超音波同時照射＊＊
https://youtu.be/vDQQdr78pQk
https://youtu.be/q-ZmfXkxMB0
https://youtu.be/hKVA9hQxAZM
https://youtu.be/DlKIc2dgIEQ
https://youtu.be/nWBDweA2G1Q
上記の技術に関して、
目的の超音波利用に合わせた
水槽の構造設計や液循環位置（ポンプへの吸い込み口、吐出口）は
非常に重要ですが
目的・サイズ・洗浄液・・によりトレードオフの関係が発生する場合があり、
一般的な設定はありません
（具体的な数値は、コンサルティング対応しています）
適切な設定が実現すると
マイクロバブルは超音波作用によりナノバブルに分散します
ナノバブルによる超音波の安定性は、マイクロバブルに比べて大きく
非線形現象の制御がより簡単になります
（具体的な制御は、音圧測定・・・コンサルティング対応しています
洗剤の使用や撹拌・・では、
通常の洗浄とは反対の設定を行う成功事例が多い傾向にあります）
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
＜超音波のダイナミック制御技術＞
http://ultrasonic-labo.com/?p=2301
超音波のダイナミック制御技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=2015
オリジナル技術（液循環）
http://ultrasonic-labo.com/?p=7658
＜超音波のダイナミックシステム：液循環制御技術＞
http://ultrasonic-labo.com/?p=7425
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
超音波制御装置（制御ＢＯＸ）
http://ultrasonic-labo.com/?p=4906
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
小型ポンプによる「音響流の制御技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=7500
脱気マイクロバブル発生液循環システム追加の出張サービス
http://ultrasonic-labo.com/?p=2906
超音波洗浄機の＜計測・解析・評価＞（出張）サービス
http://ultrasonic-labo.com/?p=1934
超音波測定解析の推奨システムを製造販売
http://ultrasonic-labo.com/?p=1972
「脱気・マイクロバブル発生装置」を利用した超音波システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1996
超音波洗浄機の「流れとかたち・コンストラクタル法則」
http://ultrasonic-labo.com/?p=1779
超音波専用水槽の設計・製造技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1439
超音波とマイクロバブルによる表面改質（応力緩和）技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=5413
超音波による金属・樹脂表面の表面改質技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1004
超音波による「金属部品のエッジ処理」技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2894
超音波の「音響流」制御による「表面改質技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=2047
「超音波の非線形現象」を目的に合わせてコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2843
超音波資料
http://ultrasonic-labo.com/?p=1905
複数の異なる「超音波振動子」を同時に照射するシステム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1224
３種類の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=3815
２種類の異なる「超音波振動子」を同時に照射するシステム
http://ultrasonic-labo.com/?p=2450
対象物の振動モードに合わせた、超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1131
オリジナル技術リスト
http://ultrasonic-labo.com/?p=10177
上記の技術について
「超音波コンサルティング」対応します
超音波伝搬状態の測定解析（超音波テスター）
超音波の音圧データ解析
Ｒ（フリーソフト）の統計処理ソフトに含まれている
時系列データに関する各種解析方法を利用しています
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、
オリジナル製品（超音波テスター）による
測定（時系列）データの自己回帰モデルを
応用した解析手法で
評価・応用しています
統計数理に基づいた
実験を繰り返しながら
超音波の論理モデルを検討しています
＜統計的な考え方について＞
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
解析例
BURG法
YULE-WALKER法
HOUSEHOLDER法
GOERTZEL法・・・・・によるスペクトル解析
解析技術
１）多変量自己解析モデルによるフィードバック解析結果で
超音波の安定性・バラツキ・・について検討します
２）インパルス応答特性・自己相関の解析により
水槽・振動子・治工具・・の影響による非線形現象の検討を行います
３）パワー寄与率の解析により
超音波（周波数・出力）、水槽、液循環・・
の最適化に関する検討を行います
４）その他（表面弾性波の伝搬）の非線形（バイスペクトル）解析により
対象物に合わせた、洗浄・攪拌・分散・改質・・・
の検討を行います
この解析方法は、
複雑な超音波振動のダイナミック特性を
時系列データの解析手法により、
超音波の測定データに適応させることで実現しています。
具体的な超音波伝播周波数の状態により、
解析の有効性（相互作用・・）を考慮する必要があるため
すべてに適応する設定はありません。
（事前のシミュレーション検討を行っています）
＜＜超音波システム研究所＞＞
ホームページ http://ultrasonic-labo.com/
音圧測定装置（超音波テスター）の標準タイプ
http://ultrasonic-labo.com/?p=1722
音圧測定装置（超音波テスター）の特別タイプ
http://ultrasonic-labo.com/?p=1736
新しい超音波（測定・解析・制御）技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1454
超音波（論理モデルに関する）研究開発資料
http://ultrasonic-labo.com/?p=1716
物の動きを読む（統計数理）
http://ultrasonic-labo.com/?p=1074
超音波コンサルティング
http://ultrasonic-labo.com/?p=2187
複数の超音波プローブを利用した「測定・解析・評価」技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=3755
超音波の統計処理（基礎解析データ）
Ultrasonic analysis
http://youtu.be/2AD8jn-OeLc
http://youtu.be/yHe050kvbRY
http://youtu.be/ll3702qSetw
http://youtu.be/kYFW4nPivuc
http://youtu.be/y1WDzB0oS2s
http://youtu.be/c92O7tqOktg
http://youtu.be/VOcOzyrT4uA
http://youtu.be/GeXtGWUgEhU
http://youtu.be/YoiT5_5G6l0
超音波データの統計処理
（多変量自己回帰モデル解析）
http://youtu.be/30WSjkiBhbI
http://youtu.be/q9caJGWKkYk
http://youtu.be/utECtIBKBY4
http://youtu.be/tq53AIjyEA4
http://youtu.be/U4Dk6hSHF1E
http://youtu.be/8ln7ux4FaPk
http://youtu.be/4Idfb5VQvVA
http://youtu.be/hcQ49j2cKew
http://youtu.be/hR9bkqSNRec
http://youtu.be/xJ-nbhfEQQo
超音波の音圧データ解析
Ｒ（フリーソフト）の統計処理ソフトに含まれている
時系列データに関する各種解析方法を利用しています
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、
オリジナル製品（超音波テスター）による
測定（時系列）データの自己回帰モデルを
応用した解析手法で
評価・応用しています
統計数理に基づいた
実験を繰り返しながら
超音波の論理モデルを検討しています
＜統計的な考え方について＞
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
解析例
BURG法
YULE-WALKER法
HOUSEHOLDER法
GOERTZEL法・・・・・によるスペクトル解析
解析技術
１）多変量自己解析モデルによるフィードバック解析結果で
超音波の安定性・バラツキ・・について検討します
２）インパルス応答特性・自己相関の解析により
水槽・振動子・治工具・・の影響による非線形現象の検討を行います
３）パワー寄与率の解析により
超音波（周波数・出力）、水槽、液循環・・
の最適化に関する検討を行います
４）その他（表面弾性波の伝搬）の非線形（バイスペクトル）解析により
対象物に合わせた、洗浄・攪拌・分散・改質・・・
の検討を行います
この解析方法は、
複雑な超音波振動のダイナミック特性を
時系列データの解析手法により、
超音波の測定データに適応させることで実現しています。
具体的な超音波伝播周波数の状態により、
解析の有効性（相互作用・・）を考慮する必要があるため
すべてに適応する設定はありません。
（事前のシミュレーション検討を行っています）
＜＜超音波システム研究所＞＞
ホームページ http://ultrasonic-labo.com/
音圧測定装置（超音波テスター）の標準タイプ
http://ultrasonic-labo.com/?p=1722
音圧測定装置（超音波テスター）の特別タイプ
http://ultrasonic-labo.com/?p=1736
新しい超音波（測定・解析・制御）技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1454
超音波（論理モデルに関する）研究開発資料
http://ultrasonic-labo.com/?p=1716
物の動きを読む（統計数理）
http://ultrasonic-labo.com/?p=1074
超音波コンサルティング
http://ultrasonic-labo.com/?p=2187
複数の超音波プローブを利用した「測定・解析・評価」技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=3755
超音波の統計処理（基礎解析データ）
Ultrasonic analysis
http://youtu.be/2AD8jn-OeLc
http://youtu.be/yHe050kvbRY
http://youtu.be/ll3702qSetw
http://youtu.be/kYFW4nPivuc
http://youtu.be/y1WDzB0oS2s
http://youtu.be/c92O7tqOktg
http://youtu.be/VOcOzyrT4uA
http://youtu.be/GeXtGWUgEhU
http://youtu.be/YoiT5_5G6l0
超音波データの統計処理
（多変量自己回帰モデル解析）
http://youtu.be/30WSjkiBhbI
http://youtu.be/q9caJGWKkYk
http://youtu.be/utECtIBKBY4
http://youtu.be/tq53AIjyEA4
http://youtu.be/U4Dk6hSHF1E
http://youtu.be/8ln7ux4FaPk
http://youtu.be/4Idfb5VQvVA
http://youtu.be/hcQ49j2cKew
http://youtu.be/hR9bkqSNRec
http://youtu.be/xJ-nbhfEQQo
オリジナル超音波システムの開発技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1546
超音波の伝搬状態を利用した部品検査技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=3842
超音波＜計測・解析＞事例
http://ultrasonic-labo.com/?p=1705
超音波制御装置（制御ＢＯＸ）
http://ultrasonic-labo.com/?p=4906
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
超音波制御技術
対象物の振動モードに合わせた、超音波制御技術を開発
（超音波の相互作用を解析・評価する技術を応用）
超音波システム研究所は、
物の表面を伝搬する超音波の「測定・解析・制御」技術により、
対象物の音響特性を効果的に利用して
洗浄・表面改質を行う技術を開発しました。
超音波のダイナミック特性を解析・評価する技術により、
超音波振動子・水槽・液循環（各 複数の場合を含む）に関する、
超音波の伝搬状態を目的に合わせて＜利用＞する技術を開発しました。
超音波テスターを利用したこれまでの
計測・解析により
各種の関係性・応答特性（注）を検討することで
超音波の各種相互作用を解析・評価する方法を開発しました。
注：パワー寄与率、インパルス応答・・・
動画の最後の部分の測定データ・・・・
超音波の測定・解析に関して
サンプリング時間・・・の設定は
オリジナルのシミュレーション技術を利用しています
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
超音波システム研究所
ホームページ http://ultrasonic-labo.com/
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
オリジナル超音波実験 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
