超音波システム研究に関する動画・写真
超音波洗浄について１
＜＜ 超音波制御 ＞＞
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
水槽と超音波出力の話の次は、
液循環と超音波制御の話、というのが自然の流れですが、
制御に関心が集中し、水槽構造・製造方法により、
超音波の状態は大きく変わることを忘れてしまう危険が増大します。
そこで、まず大切な最適化に関する論理をざっと眺めておくことにします。
超音波システム研究所は、
シャノンのジャグリング定理を応用した「超音波制御」方法を開発し
コンサルティング提案・実施対応を行っています。
超音波照射による振動現象を 安定して効率よく利用するためには
超音波発振機や振動子以外の条件に関する
相互作用を考慮した検討や開発が必要です。
水槽や液循環・・・の影響も大きいのですが
現在使用中の超音波を効率用利用するための
単純ですが大きな改善が可能な
アイデアと方法を紹介します
（ 具体例や実績は多数あります
２０ｃｃ－４０００リットルまで対応実績があります ）
この制御は簡単で、非常に効率が高いので是非利用してください
省エネルギーにもなります、
広く普及させたいと考えています 特許申請は行いません
（インターネットで公開し類似の特許が登録されないようにしています）
詳細については「 超音波システム研究所 」にお問い合わせください
単純ですが、個別の要因（水槽、伝搬対象物、・・）により
適切な設定（出力・流量・時間・・・）が必要です。
＜制御について＞
各種データの時系列変化の様子を解析・評価して、
時間で移動するボールのジャグリング状態に相当する
超音波伝搬現象の「サイクル」と、「影響範囲」を見つけます
（「サイクル」「影響範囲」をうまく説明する言葉が見つかりません）
この関係性からボールＮ個のジャグリング状態を設定して制御を行うと、
システムの状態に適した制御となり、効率の高い超音波システムとなります
＜＜ シャノンのジャグリング定理の応用 ＞＞
注：JUGGLING THEOREM proposed by Claude E. Shannon
シャノンのジャグリング定理
( F + D ) ＊ H = ( V + D ) ＊ N
F ： ボールの滞空時間（Flight time）
D ： 手中にある時間（Dwelling time）
H ： 手の数（Hands）
V ： 手が空っぽの時間（Vacant time）
N ： ボールの数（Number of balls）
＜＜ 応用 ＞＞
F ： 超音波の発振・出力時間
D ： 循環ポンプの運転時間
H ： 基本サイクル（キャビテーション・加速度のピークの発生する）
V ： 脱気（マイクロバブル発生液循環）装置の運転時間
N ： 超音波（発振）周波数の異なる振動子の数
単調な設定（ＯＮ時間、ＯＦＦ時間を同じにする・・）では、
各種の振動モードに共振する状態が重なり
低周波の大きなうねりが発生します。
この状態になると、音圧は高いのですが洗浄効果につながりません。
（脱脂洗浄の場合、均一に油分をコーティングした状態になります）
洗浄効果を改善するためには、振動の非線形性が必要です。
そのためには、超音波の周波数や水槽サイズに対して
共振現象を連続的に発生させない時間設定が重要です。
（確実に設定を行うためには解析が必要ですが
洗浄効果と液面の目視観察でも慣れてくるとわかります）
これに対して、思い付きの設定は能率が悪く、危険が一杯です。
新しい設定を試す時には、
洗浄効果の評価、超音波の観察、その他の働きを観察することで
振動現象に関する超音波洗浄システムを把握出来たと感じるするまで、
詳細な条件設定に対する洗浄実験は避けるべきでしょう。
論理と経験の積み重ねが必要です。
超音波の「流れとかたち・コンストラクタル法則」
参考動画＜流れの観察＞
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。
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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。
超音波制御＜応用例＞
超音波攪拌（乳化・分散・粉砕）技術
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
超音波テスター（音圧測定解析システム）による、
ガラス容器内の液体を伝搬する超音波実験を公開しました。
超音波伝搬状態の変化を
音圧データの統計解析（応答特性）により評価しています。
今回開発した技術は、以下の応用事例があります
１）表面検査（応力、キズ、表面処理状態など）
２）乳化・分散状態の評価
３）部品の組み付け・結合状態の評価
４）ガラス容器の音響特性に合わせた超音波周波数・出力の選定
■ガラス容器内の液体を伝搬する超音波
超音波（プローブ製作・調整）システムの開発技術
超音波システム研究所は、
オリジナル製品：超音波プローブと
ファンクションジェネレータを利用した、
超音波システムを製作する技術を応用・発展しました。
超音波システムの応用技術です。
超音波の発振制御による
音圧データの測定・解析・評価に基づいた、
弾性波動を考慮した解析で、
目的に合わせた
様々な圧電素子の特徴に合わせた
特殊超音波プローブの製作を実現します。
１Ｈｚ以下の低周波で変動する振動状態（モード）に関する
配管・・・のダイナミック特製の計測も可能です。
ポイントとしては、
圧電素子の特徴を明確にすることで、
時系列データの解析結果に関する
有効範囲が明確になり、
評価・応用が可能になります。
目的に応じた利用方法が可能です
例1：大型部材（設置された配管・・）の表面検査
例2：精密部品（先端部分・・）の超音波伝搬状態の計測
例3：異なる材質・部品の接続部分に関する検査
例4：超音波加工への利用（測定・解析・制御・検査）
例5：１ｃｃのガラス容器を利用した超音波の測定管理
例6：１ｍｍ以下の粉末・・の、振動・表面計測
例7：超音波機器（美顔器、プローブ・・）の検査
例8：超音波洗浄機の水槽検査、振動子（振動板）検査
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超音波＜測定・解析＞システムＳ（テスター２０１２Ｓ）no.94
超音波プローブによる測定システムです。
測定したデータについて、弾性波動を考慮した解析で、
各種の振動状態（モード）として検出出来ます。
検出データをフィードバック解析することにより
超音波の非線形現象（音響流）やキャビテーション効果を
グラフにより確認できるようにしたシステムです。
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
目的に応じた利用方法が可能です
特に、超音波プローブは
利用目的を確認した「オーダーメード対応」します
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超音波システム研究所
http://ultrasonic-labo.com/
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超音波＜制御＞技術no.22
超音波＜制御＞技術
液循環制御技術を利用して、
超音波の伝搬状態をコントロールしています。
＜ 超音波システム研究所 ＞
