超音波システム（音圧測定解析、発振制御） ultrasonic-labo
超音波プローブの発振制御による相互作用のコントロール ultrasonic-labo
（超音波テスターによる＜測定・解析・制御＞の応用技術）
超音波システム研究所は、
超音波の発振制御による、表面弾性波の伝搬状態について
低周波と高周波の組み合わせによる
共振現象をコントロールする技術を開発しました。
新しい超音波伝搬部材（ステンレス線、チタン製ストロー・・）
の利用により、目的に合わせた効率の高い超音波利用が可能になります。
超音波テスターの音圧データの測定解析により
表面弾性波の複雑な変化を、
利用目的に合わせて、コントロールするシステム技術です。
実用的には、
複数（２種類）の超音波プローブによる
複数（２種類）の発振（スイープ発振、パルス発振）が
複雑な振動現象（オリジナル非線形共振現象）を発生させることで
高い音圧で高い周波数の伝搬状態、あるいは、
目的の固有振動数に合わせた低い周波数の伝搬状態を実現します。
特に、水槽やポンプ・・振動特性とメガヘルツ超音波の最適化により、
効率の高い超音波制御
（３０Ｗ出力で、３０００リットルの洗浄液に伝搬）を実現します。
ナノレベルの応用では、
１メガヘルツの超音波発振で、
１００メガヘルツ以上の周波数変化を含めた
効率の高い超音波刺激によるナノ操作が実現しています。
この技術は、音圧（非線形現象）測定・解析に基づいて、
表面弾性波と超音波伝搬用具の音響特性・相互作用を利用した、
超音波のダイナミック制御システム技術です。
興味のある方は、メールでお問い合わせください
超音波システム研究所は、
超音波の発振制御による、表面弾性波の伝搬状態について
低周波と高周波の組み合わせによる
共振現象をコントロールする技術を開発しました。
新しい超音波伝搬部材（ステンレス線、チタン製ストロー・・）
の利用により、目的に合わせた効率の高い超音波利用が可能になります。
超音波テスターの音圧データの測定解析により
表面弾性波の複雑な変化を、
利用目的に合わせて、コントロールするシステム技術です。
実用的には、
複数（２種類）の超音波プローブによる
複数（２種類）の発振（スイープ発振、パルス発振）が
複雑な振動現象（オリジナル非線形共振現象）を発生させることで
高い音圧で高い周波数の伝搬状態、あるいは、
目的の固有振動数に合わせた低い周波数の伝搬状態を実現します。
特に、水槽やポンプ・・振動特性とメガヘルツ超音波の最適化により、
効率の高い超音波制御
（３０Ｗ出力で、３０００リットルの洗浄液に伝搬）を実現します。
ナノレベルの応用では、
１メガヘルツの超音波発振で、
１００メガヘルツ以上の周波数変化を含めた
効率の高い超音波刺激によるナノ操作が実現しています。
この技術は、音圧（非線形現象）測定・解析に基づいて、
表面弾性波と超音波伝搬用具の音響特性・相互作用を利用した、
超音波のダイナミック制御システム技術です。
興味のある方は、メールでお問い合わせください
オリジナル超音波技術（超音波システム研究所） ultrasonic-labo
超音波プローブを利用した超音波制御システム Ultrasonic-labo
超音波システム研究所は、
超音波伝搬状態の測定・解析により、
超音波振動が伝搬する現象に関する分類方法を開発しました。
この分類方法は、
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（非線形現象の変化）により
線形・非線形の共振効果を推定します。
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つのタイプに分類することができました。
１：線形型
２：非線形型
３：ミックス型
４：変動型
さらに変動型は、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：線形変動型
２：非線形変動型
３：ミックス変動型（ダイナミック変動型）
上記の各タイプに基づいた装置開発・制御設定・検査・・・
超音波技術の応用に関して成功事例が多数あります。
特に、
安定性・変化の状態・・・に関して
周波数成分による詳細な分類により、
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。
さらに、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が、実現します。
その他の応用事例
超音波洗浄機の評価、超音波振動子の評価、・・・
超音波加工・溶接・曲げ・・・振動現象の制御
超音波による化学反応促進・抑制（例 めっき）処理
表面を伝搬する超音波振動の特性による表面検査・表面処理
液体・気体・弾性体（粉末・・）に対する
超音波（攪拌・乳化・分散・粉砕・表面の均一化・・・・）処理
その他
この分類の本質的なアイデアは、
超音波の音圧データの解析結果（バイスペクトル）のデータ群を、
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
非線形現象（バイスペクトル）に関する、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
線形・非線形の共振効果に対応した
超音波の伝搬空間を、複体の変化と考え分類することにしました。
その結果、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（例 超音波制御システム）として実現しています。
応用技術の可能性として
非線形性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、非線形現象の伝搬状態の変化にある」
という考え方が一歩進んだと考えています。
超音波伝搬状態の測定・解析により、
超音波振動が伝搬する現象に関する分類方法を開発しました。
この分類方法は、
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（非線形現象の変化）により
線形・非線形の共振効果を推定します。
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つのタイプに分類することができました。
１：線形型
２：非線形型
３：ミックス型
４：変動型
さらに変動型は、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：線形変動型
２：非線形変動型
３：ミックス変動型（ダイナミック変動型）
上記の各タイプに基づいた装置開発・制御設定・検査・・・
超音波技術の応用に関して成功事例が多数あります。
特に、
安定性・変化の状態・・・に関して
周波数成分による詳細な分類により、
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。
さらに、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が、実現します。
その他の応用事例
超音波洗浄機の評価、超音波振動子の評価、・・・
超音波加工・溶接・曲げ・・・振動現象の制御
超音波による化学反応促進・抑制（例 めっき）処理
表面を伝搬する超音波振動の特性による表面検査・表面処理
液体・気体・弾性体（粉末・・）に対する
超音波（攪拌・乳化・分散・粉砕・表面の均一化・・・・）処理
その他
この分類の本質的なアイデアは、
超音波の音圧データの解析結果（バイスペクトル）のデータ群を、
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
非線形現象（バイスペクトル）に関する、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
線形・非線形の共振効果に対応した
超音波の伝搬空間を、複体の変化と考え分類することにしました。
その結果、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（例 超音波制御システム）として実現しています。
応用技術の可能性として
非線形性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、非線形現象の伝搬状態の変化にある」
という考え方が一歩進んだと考えています。
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実験 ultrasonic-labo
オリジナル超音波システムの開発技術（音響流制御） ultrasonic-labo
超音波プローブを利用した超音波発振制御実験 ultrasonic-labo
超音波システム研究所は、
超音波データのバイスペクトル解析による、
超音波伝搬現象に関する分類方法に基づいた、
シャノンのジャグリング定理を応用した
「メガヘルツの超音波制御」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
応答特性・相互作用の検討や
専用治工具の開発も必要です
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（注１：オリジナル非線形共振現象）を発見できます
非線形現象を主要因とした、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
注１：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
＜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」について
超音波伝搬現象の分類（線形型、非線形型、ミックス型、変動型）から
変動型のダイナミック制御として
論理モデルを構成します
この論理モデルからボールＮ個のジャグリング状態を設定して制御を行い、
音圧測定解析により、非線形現象（バイスペクトル）の調整を行うと、
システムの状態に適した制御が実現し、
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 + F2 +・・・) ＊ H = ( V + V2 +・・・ ) ＊ N
F ： ベースとなる超音波１の発振比率
F2 ： ベースとなる超音波２の発振比率
F3 ： ベースとなる超音波３の発振比率
H ： 基本時間（最大制御サイクル時間）
（ H=MAX(超音波1の発振サイクル、超音波2の発振サイクル・・））
V ： 超音波プローブ１によるメガヘルツ発振サイクル時間
V2 ： 超音波プローブ2によるメガヘルツ発振サイクル時間
V3 ： 超音波プローブ3によるメガヘルツ発振サイクル時間
V4 ： 超音波プローブ4によるメガヘルツ発振サイクル時間
（パルス発振の場合、サイクル時間＝1）
N ： 高調波の調整パラメータ 7,11,13,17，23，43,47，・・
ポイント（ノウハウ）は、非線形現象の発生状態を
音圧データの測定解析評価に基づいて、コントロールすることです。
超音波データのバイスペクトル解析による、
超音波伝搬現象に関する分類方法に基づいた、
シャノンのジャグリング定理を応用した
「メガヘルツの超音波制御」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
応答特性・相互作用の検討や
専用治工具の開発も必要です
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（注１：オリジナル非線形共振現象）を発見できます
非線形現象を主要因とした、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
注１：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
＜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」について
超音波伝搬現象の分類（線形型、非線形型、ミックス型、変動型）から
変動型のダイナミック制御として
論理モデルを構成します
この論理モデルからボールＮ個のジャグリング状態を設定して制御を行い、
音圧測定解析により、非線形現象（バイスペクトル）の調整を行うと、
システムの状態に適した制御が実現し、
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 + F2 +・・・) ＊ H = ( V + V2 +・・・ ) ＊ N
F ： ベースとなる超音波１の発振比率
F2 ： ベースとなる超音波２の発振比率
F3 ： ベースとなる超音波３の発振比率
H ： 基本時間（最大制御サイクル時間）
（ H=MAX(超音波1の発振サイクル、超音波2の発振サイクル・・））
V ： 超音波プローブ１によるメガヘルツ発振サイクル時間
V2 ： 超音波プローブ2によるメガヘルツ発振サイクル時間
V3 ： 超音波プローブ3によるメガヘルツ発振サイクル時間
V4 ： 超音波プローブ4によるメガヘルツ発振サイクル時間
（パルス発振の場合、サイクル時間＝1）
N ： 高調波の調整パラメータ 7,11,13,17，23，43,47，・・
ポイント（ノウハウ）は、非線形現象の発生状態を
音圧データの測定解析評価に基づいて、コントロールすることです。
メガヘルツの超音波発振制御プローブ実験（超音波システム研究所） ultrasonic-labo
超音波テスターによる＜測定・解析・制御＞の応用技術 ultrasonic-labo
