＜音響流とキャビテーションのバランスを最適化する＞ ultrasonic-labo
超音波システム研究所は、
定在波の測定・解析・制御技術を応用して、
超音波伝播現象における「音響流」を測定・制御する技術を開発しました。
今回、この技術をさらに発展させて、
対象物の状態（形状・材質・表面・・）による
「音響流」を目的（洗浄、攪拌、反応、改質、・・）に合わせて
制御して利用する方法を開発しました
今回開発した技術は、
複数の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する場合、
高調波による超音波の伝搬状態を
効果的に利用（制御）することが可能になります
従って、（目的に対して）有効な超音波伝搬状態
（パワースペクトルのダイナミック特性（注））が実現しやすくなります。
注：音響流に対する、超音波システム研究所のオリジナルパラメータです
これは、洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して
効果的な伝搬状態を検出・確認出来る、ということで大変有効です
さらに、定在波の制御と組み合わせることにより、
キャビテーションと加速度の効果を
目的に合わせて
幅広い範囲で制御する方法に発展しました。
具体的には、
超音波の各種設定・治工具・・の条件が明確になりました。
オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
様々な事例について
表面状態の「音響流による変化・・」による効果を多数確認しています。
■参考：技術の背景
（サイバネティクスはいかにしてうまれたか
ノーバート・ウィナー著 みすず書房 1956年 より）
・・・・・・
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。
・・・・・・・
・・・・・・・
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。
・・・・・・・
****************************************
超音波システム研究所
http://ultrasonic-labo.com/
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定在波の測定・解析・制御技術を応用して、
超音波伝播現象における「音響流」を測定・制御する技術を開発しました。
今回、この技術をさらに発展させて、
対象物の状態（形状・材質・表面・・）による
「音響流」を目的（洗浄、攪拌、反応、改質、・・）に合わせて
制御して利用する方法を開発しました
今回開発した技術は、
複数の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する場合、
高調波による超音波の伝搬状態を
効果的に利用（制御）することが可能になります
従って、（目的に対して）有効な超音波伝搬状態
（パワースペクトルのダイナミック特性（注））が実現しやすくなります。
注：音響流に対する、超音波システム研究所のオリジナルパラメータです
これは、洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して
効果的な伝搬状態を検出・確認出来る、ということで大変有効です
さらに、定在波の制御と組み合わせることにより、
キャビテーションと加速度の効果を
目的に合わせて
幅広い範囲で制御する方法に発展しました。
具体的には、
超音波の各種設定・治工具・・の条件が明確になりました。
オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
様々な事例について
表面状態の「音響流による変化・・」による効果を多数確認しています。
■参考：技術の背景
（サイバネティクスはいかにしてうまれたか
ノーバート・ウィナー著 みすず書房 1956年 より）
・・・・・・
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。
・・・・・・・
・・・・・・・
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。
・・・・・・・
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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
メガヘルツの超音波発振制御プローブを利用した実験動画 ultrasonic-labo
超音波の発振制御技術
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」方法と
オリジナル超音波発振プローブの製造技術を組み合わせることで
複数の異なる周波数の超音波を目的（洗浄、加工、攪拌、検査、・・）
に合わせて制御する方法を開発しました。
この技術を、コンサルティング提案・実施対応しています。
超音波伝搬現象を 安定して効率よく利用するためには
超音波の伝搬特性として、発振機や振動子以外の条件に関する
検討や開発も必要です
発振波形や制御条件を検討することで
新しい超音波の効果を発見できます
新しい超音波現象を目的に合わせて利用することで
効率の高い超音波利用が実現します
特に、ナノレベルの超音波技術での実績が増えています
＜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
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１の発振・出力時間
D ： ベースとなる超音波２の運転時間
H ： 基本サイクル（音響流の流れを数値化したパラメータ）
V ： 低周波振動（液循環・揺動）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
ポイント（ノウハウ）は、非線形現象の発生状態を
対象物による相互作用を考慮した
測定解析評価に基づいて、コントロールすることです。
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
メガヘルツの超音波発振制御プローブを開発
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
超音波伝搬状態のコントロールに関して、
ファンクションジェネレータと組み合わせることで、
１－１００ＭＨｚの超音波伝搬状態を利用可能にする
メガヘルツの超音波発振制御プローブを開発しました。
超音波伝搬状態の測定・解析・評価技術に基づいた、
精密洗浄・加工・攪拌・検査・・への新しい応用技術です。
各種材料の音響特性（表面弾性波）の利用により
２０Ｗ以下の超音波出力で、３０００リッターの水槽でも、
数トンの構造物、工作機械、・・への超音波刺激は制御可能です。
弾性波動に関する工学的（実験・技術）な視点と
抽象代数学の超音波モデルにより
非線形現象の応用方法として開発しました。
ポイントは
表面弾性波の利用方法です、
対象物の条件・・・により
超音波の伝搬特性を確認（注１）することで、
オリジナル非線形共振現象（注２、３）として
対処することが重要です
注１：超音波の伝搬特性
非線形特性
応答特性
ゆらぎの特性
相互作用による影響
注２：オリジナル非線形共振現象
オリジナル発振制御により発生する高調波の発生を
共振現象により高い振幅に実現させたことで起こる
超音波振動の共振現象
注３：過渡超音応力波
変化する系における、ダイナミック加振と応答特性の確認
時間経過による、減衰特性、相互作用の変化を確認
上記に基づいた、過渡超音応力波の解析評価
様々な分野への利用が可能になると考え
各種コンサルティングにおいて提案しています。
コンサルティング内容
１）メガヘルツの超音波発振制御プローブの製造方法
２）メガヘルツの超音波発振制御プローブの使用方法
３）メガヘルツの超音波発振制御プローブの応用方法
４）その他（具体的な超音波装置への適用）
メガヘルツの超音波発振制御プローブを利用した超音波洗浄機の開発
現状の超音波装置へ、メガヘルツの超音波発振制御プローブの追加
・・・・・
詳細に興味のある方は
超音波システム研究所にメールでお問い合わせください。
参考動画
ガラス容器を利用した超音波プローブ
ＬＣＰ樹脂容器を利用した超音波プローブ
