超音波システム研究所

超音波の新しい利用に関するブログです

超音波技術(多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析) ultrasonic-labo

2019-03-13 15:36:58 | 超音波システム研究所2011

キャビテーションと加速度・音響流の効果に関する新しい分類

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

超音波システム研究所は、

超音波の伝搬状態を解析することで、

キャビテーションと加速度・音響流の効果に関する

新しい分類方法を開発しました。

今回開発した分類に関する方法は、

超音波の伝搬状態に関する

主要となる周波数(パワースペクトル)の

ダイナミック特性により

キャビテーションと加速度・音響流の効果を推定します。

これまでのデータぼ解析から

効果的な利用方法を

以下のような

3つのタイプに分類することができました。

 1:キャビテーション型

 2:加速度(音響流)型

 3:ミックス型

上記の各タイプについて

安定性・変化の状態・・・に関して

詳細な分類により、

目的と効果(伝搬状態)に対する、効率のよい制御が可能になりました。

特に、洗浄に関しては

汚れの特性やバラツキに関する情報が得られにくいため

このような分類をベースに実験確認することで

効果的な超音波制御(伝搬状態)を実現させています。

この分類の本質的なアイデアは、

超音波による定在波の特徴を、抽象代数学の

「導来関手」に適応させるということです。

抽象的ですが

超音波の伝搬状態を計測解析するなかで

定在波に関する的確な対応・制御事例から

時間経過とともに変化する状態を捉えるために

「導来関手」と

スペクトルシーケンスの関係を利用して分類することにしました。

なお、超音波システム研究所の「定在波の制御技術」は、

この方法による、具体的な技術として利用しています。

タイトル  超音波工学と応用技術 著者  ベ・ア・アグラナート [ほか]共著

著者 青山忠明, 遠藤敬一 訳 出版社  日ソ通信社  出版年 1991 より

応用技術として

今後、非線形性の相互作用に関する研究開発を進めています。

「超音波利用の最も大きな効果が、非線形状態の変化にある

と測定確認しています。

 

 

参考

http://youtu.be/X9Tx5iTKzBc

http://youtu.be/FHt2sKYuyvo

http://youtu.be/MwqDkH9q_ig

 


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超音波洗浄システム( Ultrasonic measurement and analysis techniques.)

2019-03-13 15:36:39 | 超音波システム研究所2011

超音波洗浄システム( Ultrasonic measurement and analysis techniques.)


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超音波実験 Ultrasonic experiment

2019-03-13 15:05:25 | 超音波システム研究所2011

超音波実験 Ultrasonic experiment


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超音波システム研究所

2019-03-13 15:03:12 | 超音波システム研究所2011

 

 
 
 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・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)になることを確認しました。

 

注:
非線形特性
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を確認しています。

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


<参考>
以下のプログラムを参考にして開発・作成した
オリジナルソフト(解析システム)を
オープンソースの統計解析システム 「 R 」 で
実行・解析を行っています

 

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

赤池モデルを臨床にいかす画期的な解説書。
1/fゆらぎ解析に必須かつ難解な赤池モデルと、臨床への応用を懇切丁寧に解説。
生体のダイナミクスに関心をもち臨床デ-タ解析に携わる医学者・工学者待望の書

内容(「MARC」データベースより)
〈CD-ROM付き〉生体のゆらぎとリズムの時系列解析への入門。
第一線の研究者である著者が、経験した者だけが知る様々な困難点について、
他に類例のないユニークな視点から細部の議論を展開する。

生体のゆらぎとリズム 和田孝雄著
添付されたプログラムの使用方法
*.exe 解析実行ファイル
*.for 解析プログラムファイル(フォートランのソースファイル)
*.dat 解析データファイル

インパルス応答(時間領域での伝達特性
ラプラス変換するとS領域での伝達特性)
周波数伝達関数(周波数領域での伝達特性)
AIRCV2.EXE ARV2.DAT 2変数のインパルス応答
AIRCV3.EXE ARV3.DAT 3変数のインパルス応答

多変量自己解析モデルによるフィードバック解析
ARPCV2.EXE ARV2.DAT 2変数のパワー寄与率
ARPCV3.EXE ARV3.DAT 3変数のパワー寄与率


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超音波洗浄器による「キャビテーションと音響流」の観察

2019-03-13 15:02:47 | 超音波システム研究所2011

超音波洗浄器による「キャビテーションと音響流」の観察

 


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Ultrasonic technique 超音波制御技術

2019-03-13 15:02:25 | 超音波システム研究所2011

Ultrasonic technique 超音波制御技術

http://youtu.be/L-m-DIb41PE

http://youtu.be/sZ8lLIjzzvs

http://youtu.be/T5hFSNd4E8g

http://youtu.be/oQAfRpPfEKM

 


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超音波制御技術に関する「参考書籍」 Reference books

2019-03-13 15:01:53 | 超音波システム研究所2011

超音波制御技術に関する「参考書籍」 Reference books


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超音波専用水槽

2019-03-13 15:01:28 | 超音波システム研究所2011

超音波専用水槽による

超音波の伝搬測定・解析例を紹介します

諸条件により
様々な変化があるのですが

受信レベル、周波数分布により
超音波の伝搬効率と
水槽構造の影響が検出できます

詳細は
 超音波システム研究所にお問い合わせください


超音波システム研究所
ホームページ  http://ultrasonic-labo.com/

 


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マイクロバブルを利用した、超音波洗浄・表面改質 No.16

2019-03-13 15:01:06 | 超音波システム研究所2011

マイクロバブルを利用した、超音波洗浄・表面改質 No.16

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

 


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超音波システム研究に関する動画・スライド ultrasonic-labo

2019-03-13 13:35:47 | 超音波システム研究所2011

<<脱気ファインバブル発生液循環装置>>





超音波システム研究所は、
超音波の制御を効率良く行うことができる
<<脱気ファインバブル発生液循環装置>>の製造・開発方法・・を
コンサルティング対応しています。

<<脱気ファイン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が発生します。
上記が脱気ファインバブル発生液循環装置の状態です。

5)上記の脱気ファインバブル発生液循環装置に対して
超音波を照射すると
ファインバブルを超音波が分散・粉砕して
ファインバブルの測定を行うと
ナノバブルの分布量がファインバブルの分布量より多くなります
上記の状態が、超音波を安定して制御可能にした状態です。




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・ファイン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。

上記の設定とファイン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。

ファインバブルの効果で
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ファインバブルの効果です。

脱気・ファイン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。





<脱気・ファインバブル発生液循環システム>による非線形制御技術

<<キャビテーションのコントロール>>
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・ファインバブル発生液循環システム>に関して
 メガヘルツの超音波発振制御とのくみあわせにより
 超音波の非線形現象をコントロールする技術を開発しました。

<音響流とキャビテーションのバランスを最適化する>
1)洗浄液が淀まない洗浄水槽を使用する
2)強度について、特別に弱い部分のない洗浄水槽を使用する
3)洗浄液の分布を均一にする(Do濃度、液温、流速 等)
4)振動子の上面の洗浄液の流れを調節する
 (流量・流速・バラツキをコントロールする)
5)超音波の周波数と出力にあわせた液循環を行う
6)機械設計としての洗浄水槽の強度は超音波周波数に対して設定する
7)洗浄水槽の製造方法を明確にして、超音波の水槽による減衰レベルを設定する
8)流体に対する洗浄水槽の特性を明確にする(例 コーナー部の設計)
9)超音波の周波数・出力に対する洗浄水槽の特性を明確にする
(振動子・振動板の位置と水槽の関係を調整する 
 洗浄水槽の超音波伝播特性を明確にする)
10)洗浄システムとしての制御構造などとの最適化を行う

以上のパラメータを念頭に超音波洗浄を検討する(あるいは、現状の洗浄を見直す)

コメント
音響流とキャビテーションは相反する現象だと考えています
しかし、どちらかをなくすことは大変難しいため
バランスを調整し、最適化することが重要だと考えています





<<参考動画>>

https://youtu.be/sqBeLqjn8Vc

https://youtu.be/V75sqHnZHlw

https://youtu.be/MmVFEyQ_q8k

https://youtu.be/0z38etCnAa0

https://youtu.be/Yk7Pj9bwbAQ

https://youtu.be/8R1utv5rHt0

https://youtu.be/ZLeq6VVy--4

https://youtu.be/t4Vxt9chGQ8

https://youtu.be/lo1j52FqvEY

https://youtu.be/pyIeghwirOk

https://youtu.be/HvupJgMZYDM

https://youtu.be/jkJnlTUNnqw

https://youtu.be/X7_lr7_f1Kk

https://youtu.be/jtfLkpYk9dY

https://youtu.be/vzaJNK_Ltd4

https://youtu.be/gu-b1h2y7go

https://youtu.be/8kHBsAT6ASI

https://youtu.be/OLuJU2_TPys

https://youtu.be/5quyvz_LXZs






脱気ファインバブル発生液循環装置
http://ultrasonic-labo.com/?p=14443

「脱気・ファインバブル発生装置」を利用した超音波システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1996

超音波洗浄器による<メガヘルツの超音波洗浄>技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1879

脱気ファイン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

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











 


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