超音波（ガラス容器）実験 Ultrasonic experiment
（表面弾性波の応用 Surface acoustic wave）
超音波実験写真 Ultrasonic experiment photo
超音波プローブの発振制御による振動評価技術を開発
超音波システム研究所は、
対象物の表面を伝搬する超音波データの解析実績から
メガヘルツの超音波発振による、新しい振動評価技術を開発しました。
超音波プローブの発振制御による
「音圧・振動」測定・解析技術を応用した方法です。
目的（対象物の表面を伝搬する振動モード）に合わせた
超音波プローブの開発対応による、
コンサルティングにより
評価技術の説明対応を行っています。
新しい超音波発振制御技術です。
対象物の音響特性に合わせた、
メガヘルツの超音波伝搬状態に関する
共振現象（各種の相互作用）を利用（評価）することで
様々な特徴を検出することが可能です。
特に、発振・受振の組み合わせによる
応答特性を利用した
部品検査や、小さい部品の精密洗浄評価・・・に関して、
超音波振動の新しい応用が可能になる基本技術です。
表面弾性波の伝搬現象に関する、超音波のダイナミック特性を
測定・解析・評価に基づいて
論理モデルを構成・修正しながら検討することで
検査目的に合わせた効果的な利用を可能にしました。
超音波プローブの概略仕様
発振・測定範囲 ０．０１Ｈｚ～１００ＭＨｚ
コード長さ １０ｃｍ～
対象材質 ステンレス、樹脂、セラミック、ガラス・・・
対象物の音響特性を、目的に合わせた超音波発振制御を行います。
この技術は、超音波洗浄（攪拌、表面処理・・）に関して
バラツキを発生する原因を明確にします。
従って、超音波制御による対応・対策を可能にします。
参考（実験動画）
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
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
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、
自然な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
＜＜ 超音波のジャグリング制御 ＞＞
制御できると超音波システムは 大変便利な道具（装置）になります
超音波照射による現象を 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（注）に関する 検討や開発も必要です
注：水槽、洗浄液、装置の固定方法、治工具、液循環・・・
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－１８００リットルまで対応実績があります ）
＊＊ 超音波システムの制御 ＊＊
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、・・）により適切な設定が必要です
新しい超音波システムの制御
＜＜ シャノンのジャグリング定理の応用 ＞＞
注：JUGGLING THEOREM proposed by Claude E. Shannon
of the Massachusetts Institute of Technology
is schematically represented for the three-ball cascade.
（ http://www2.bc.edu/~lewbel/jugweb/science-1.html より）
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
説明
各種データの時系列変化の様子を解析（応答特性・・・）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
サイクルと影響範囲を見つけます
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、
自然な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
Ｆ・Ｄ・Ｖの関係は時間の経過とともにトレードオフの関係になります、
そのために各種の運転として他の条件を停止させた状態で
運転する方法が必要になります
これまでにも、結果としては適切と思える状態が発生することがありましたが
数時間、数日、数ヶ月後には適切でなくなり、
再調整することがありました
このような経験の中から適切なモデルを検討していましたが、
ジャグリングモデルは大変良く適合するとともに、
高い効率と安定性を示しました
超音波の目的（キャビテーションの効果、加速度の効果、 等）に対して、
装置の運転時間の調整で対応（最適化）することが可能です
但し、一般的な時間を提示できないのはシステムの系として
水槽やポンプの構造による影響が大きいため、
そこに合わせる（音響特性を考慮した最適化の）必要があるためです
参考動画
http://youtu.be/z9U_zAqYbME http://youtu.be/4qllXYFuqBM
http://youtu.be/OVWyXfQY2Uk http://youtu.be/83dDoHXLu5Y
散歩 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波洗浄実験（超音波伝搬周波数の制御）
Supersonic wave (basic experiment)
