非線形性超音波照射技術 no.５３
Ligeti: Violin Concerto / Kopatchinskaja · Rattle · Berliner Philharmoniker
抽象数学における、スペクトル系列を利用した超音波制御技術
超音波システム研究所は、
超音波の非線形性に関する現象を含めた状態を、
抽象数学における
Ｍｏｎｏｉｄ（モノイドの圏）モデルとして、開発しました。
参考
このアイデアに基づいて、
超音波制御を行う、具体的な方法を
結び目図式のスペクトル系列として、開発しました。
今回開発した制御方法は、
超音波の音圧データを
自己回帰モデルでフィードバック解析することで、
キャビテーションと音響流の効果に関する
非線形現象の分類技術（高調波、低調化）を発展させました。
これまでのデータ解析から
効果的な利用方法を
以下のような
４つのタイプに分類してダイナミックに制御します。
１：キャビテーション主体型
２：音響流主体型
３：ミックス型
４：変動型
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・調整により、
目的と効果に対する、効率のよい
各種条件の設定・調整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・解析をベースに実験確認することで
効果的な超音波制御が、実現します。
この分類・制御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と、
非線形現象の特徴を、
Ｍｏｎｏｉｄ（モノイドの圏）モデルに適応させるということです。
今回、複雑な超音波の変化を
結び目図式から得られるスペクトル系列として表現することで
時間経過で変わっていく、不安定な超音波の状態を
目的に合わせて、コントロールできるようになりました。
抽象的ですが
超音波の伝搬状態を計測解析するなかで
定在波と音響流に関する的確な解析により
キャビテーションを主体とした超音波の効果・・を
効果的にコントロールできる事例が増えたことから
公表することにしました。
なお、超音波システム研究所の「非線形制御技術」は、
この方法による、
具体的な技術（流水式超音波、超音波シャワー）として対応しています。
この方法による、
具体的な技術（流水式超音波、超音波シャワー）として対応しています。
応用技術として
非線形現象の発生状態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」
という考え方が、さらに一歩進んだと考えています。
非線形現象の発生状態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」
という考え方が、さらに一歩進んだと考えています。
＜＜ 超音波のＭｏｎｏｉｄ（モノイドの圏）モデル ＞＞
基本的な超音波発振による現象全体をＲｉｎｇ（環の圏）として、
キャビテーション・・による（発振周波数を主体とした）現象を
「アーベル群の圏」
加速度・音響流・・による（伝搬周波数の変化を主体とした）現象を
「Ｍｏｎｏｉｄ（０元をもつ乗法の一元体）」
とするモデルを開発しました。
キャビテーション・・による（発振周波数を主体とした）現象を
「アーベル群の圏」
加速度・音響流・・による（伝搬周波数の変化を主体とした）現象を
「Ｍｏｎｏｉｄ（０元をもつ乗法の一元体）」
とするモデルを開発しました。
＜＜ 超音波の三角化されたカテゴリーモデルによる制御 ＞＞
キャビテーションと音響流による現象について
三角化された加法的カテゴリーモデルにより
制御パラメータ（流れ・表面弾性波、出力・パワー、周波数・発振）を
スペクトル系列のコホモロジーで、最適化します。
参考
モノイド圏モデルを利用した超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=9692
超音波の洗浄・攪拌・加工に関する「論理モデル」
http://ultrasonic-labo.com/?p=3963
音色と超音波
http://ultrasonic-labo.com/?p=1082
物の動きを読む
http://ultrasonic-labo.com/?p=1074
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
オリジナル超音波システムの開発技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1546
超音波資料
http://ultrasonic-labo.com/?p=1905
超音波（論理モデルに関する）研究開発資料
http://ultrasonic-labo.com/?p=1716
音圧測定に基づいた「超音波洗浄資料」の無料提供
http://ultrasonic-labo.com/?p=3829
コンサルティング対応として
上記のモデルを適切に設定することで
以下の技術を実現します。
１）ジャグリング定理を応用した「超音波制御」技術
２）音色と超音波・音と超音波の組み合わせ制御技術
３）「脱気・マイクロバブル発生装置」の利用技術
４）超音波機器の＜計測・解析・評価＞技術
超音波コンサルティング
http://ultrasonic-labo.com/?p=2187
http://ultrasonic-labo.com/?p=2187
超音波コンサルティング
http://ultrasonic-labo.com/?p=2295
http://ultrasonic-labo.com/?p=2295
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
http://ultrasonic-labo.com/?p=1401
2種類の振動子を利用した超音波照射
複数の振動子を使用する超音波システム
目的に合わせた超音波の効果を
効率よく安定した状態で利用できる
（複数の異なる周波数の振動子を
同時に出力して使用する）
「超音波システム」として
ご提案（設計・製造・販売・コンサルティング）させていただきます
型番「ＵＳＷ－２８・７２S」＜推奨＞
（２８ｋHz ７２ｋHz の超音波振動子を制御するタイプ）
型番「ＵＳＷ－４０・７２S」
（４０ｋHz ７２ｋHz の超音波振動子を制御するタイプ）
型番「ＵＳＷ－２８・４０S」
（２８ｋHz ４０ｋHz の超音波振動子を制御するタイプ）
注：効果の例（超音波制御）として
２００－４００ｋHzの高調波による洗浄・攪拌事例があります
超音波による＜染色＞NO.4
（ ７２ｋＨｚ ４００Ｗ ）
各種容器に合わせた、超音波のコントロールにより、
鉄粉（iron powder）の染色を実現させました。
＜ 超音波システム研究所 ＞
■ホームページＵＲＬ
http://ultrasonic-labo.com/
小型超音波振動子によるメガヘルツの超音波制御技術 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
小型超音波振動子（４０ｋＨｚ ５０Ｗ）に関して、
超音波＜制御＞技術を応用した、
１－１５ＭＨｚの
超音波伝搬状態を利用可能にする 超音波技術を開発しました。
小型超音波振動子の音響特性を
樹脂材料の取り付けにより調整することで
メガヘルツの超音波制御・・・を可能にした新しい技術です。
表面弾性波の利用により、
超音波の伝搬状態が複雑になりますが、
洗浄・加工・攪拌・・・対象物は、
水槽よりも大きなサイズでも対応可能です。
弾性波動に関する工学的（実験・技術）な視点と
流れや変化を取り入れた、新しい超音波モデルにより
応用技術（注）として開発しました。
注：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
様々な分野への利用が可能になると考えています
各種コンサルティングにおいて提案対応しています。
コメント
超音波現象は大変複雑です
解明されていない多数の事項があります、技術としての利用においては
大局的な把握が必要です
簡易的な実験により
具体的な各種の事項を、実感しながら、超音波をとらえることを推奨します
各種の文献・・には書かれていない、具体的な事項に直接対処することで
超音波現象の本質に関係するオリジナル技術を発展させることが可能になります
特に、樹脂の材質、構造による超音波の音響特性は
ほとんど研究されていないため
一般論で考えがちですが、具体的な各種の容器・治工具・・には
表面弾性波や振動のダイナミック特性について、固有の特徴があります
（適切な利用は新しい可能性を広げています）
マイクロバブル発生液循環装置による
超音波のダイナミック制御を実現させています
＜＜参考動画＞＞
超音波の非線形現象をコントロールする技術 ultrasonic-labo
