音圧測定解析に基づいたオリジナル超音波実験 ultrasonic-labo
超音波制御実験 Ultrasonic control experiment （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
オリジナル技術（超音波テスター）による、
超音波伝搬媒体（液体・気体・弾性体：例 洗浄液）の伝搬状態と
超音波伝搬対象（液体・気体・弾性体：例 洗浄物）の伝搬状態について
音圧（時系列）データに関する各種解析を行い
統計モデルによる関係性の解析理論に基づいて
超音波＜ダイナミック特性を考慮した制御＞技術を開発しました。
上記の理論を
流れに関するモデルで整理したところ
これまでの結果を含め、最適なモデルを発見しました。
超音波洗浄、超音波加工、超音波攪拌、・・・について
実績を増やす中で、超音波伝搬に関する非線形現象を
目的に合わせてコントロールできる
実用的な制御を可能にしました。
（この技術をベースに、コンサルティング対応します）
オリジナル技術（超音波テスター）による、
超音波伝搬媒体（液体・気体・弾性体：例 洗浄液）の伝搬状態と
超音波伝搬対象（液体・気体・弾性体：例 洗浄物）の伝搬状態について
音圧（時系列）データに関する各種解析を行い
統計モデルによる関係性の解析理論に基づいて
超音波＜ダイナミック特性を考慮した制御＞技術を開発しました。
上記の理論を
流れに関するモデルで整理したところ
これまでの結果を含め、最適なモデルを発見しました。
超音波洗浄、超音波加工、超音波攪拌、・・・について
実績を増やす中で、超音波伝搬に関する非線形現象を
目的に合わせてコントロールできる
実用的な制御を可能にしました。
（この技術をベースに、コンサルティング対応します）
非線形現象の音圧測定解析に基づいた、超音波伝搬制御技術 ultrasonic-labo
超音波システム（音圧測定解析、発振制御） ultrasonic-labo
通信の数学的理論を応用した超音波制御技術
超音波システム研究所は、
「通信の数学的理論」（クロード・Ｅ．シャノン）を
超音波に応用した 超音波の制御技術を開発しました。
この技術は、
超音波の測定解析技術を利用して、
超音波の伝搬特性（ダイナミック特性）を、
通信理論のアンサンブル（エントロピー）に
適応させるという具体的な方法です。
これまでの 通信に関する「技術的な問題」とは異なり、
超音波現象に関する「意味的な問題」「効果の問題」に対する、
技術的な応用研究として開発しました。
なお、超音波システム研究所の「超音波機器の評価技術」により、
この方法による、具体的な成果を確認しています。
詳細については コンサルティング事業として、対応しています。
特に、複数の異なる超音波振動子を利用するシステムにおいて
通常は、２桁以上異なる周波数の組み合わせが推奨されていますが
この技術を利用すると、低周波領域（１ｋHz－１００ｋHz）の発振機を組み合わせることで
高調波（数メガヘルツ）のキャビテーション効果を、
低い周波数の振動が増大させることが可能になります。
さらに、相互作用として、低周波のキャビテーションに高調波の振動を追加する現象により
非線形現象の利用をコントロールすることが可能になります。
これは、ロシアのテキストにある
キャビテーションの線形性・非線形性と共振性・破裂性を
液循環、水槽構造、発振制御・・・・で、
ダイナミックに制御するという、超音波システム研究所のオリジナル技術です
参考動画
（シャノン） 「通信の数学的理論」より
メッセージの統計的性質は
情報源の特徴によって 完全に定まる
という部分を
超音波伝搬状態の統計的性質は
対象物の特徴（音響特性）によって 完全に定まる
と、応用（注）します
注：洗浄効果の確認、部品検査、・・・
超音波の発振制御技術を応用して
オリジナルの超音波プローブにより検討・確認しています
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」方法について
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
制御設定を行う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
超音波の分類から
線形型、非線形型、ミックス型、変動型として
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、モデルの調整を行うと、
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 ： 超音波１の発振制御
D ： ベースとなる超音波２の発振制御
H ： 基本サイクル
（音圧データの解析結果：バイスペクトルを数値化したパラメータ）
V ： 振動（固有振動・・）装置・・の運転制御
N ： 超音波（発振）機器の数
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。
複数の超音波発振制御技術
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
表面弾性波の非線形振動現象を利用した
複数の超音波を発振制御する技術を開発しました。
複雑な振動状態について、
複数の超音波発振制御により、
以下の項目を目的に合わせて最適化します。
１）線形現象と非線形現象
２）相互作用と各種部材の音響特性
３）音と超音波と表面弾性波
４）低周波と高周波（高調波と低調波）
５）発振波形と出力バランス
６）発振制御と共振現象（オリジナル非線形共振現象（注１））
・・・
上記について
音圧測定データに基づいた
統計数理モデル（スペクトルシーケンス （注２））により
表面弾性波の新しい評価方法で最適化します。
（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次の高調波を
ダイナミックな時間経過の変化で発生する共振現象により
高い振幅で高い周波数を実現させたことで起こる
超音波振動の共振現象
（注２）超音波の変化を、抽象代数の圏論やコホモロジーの
スペクトルシーケンスに適応させるといった
オリジナル方法を利用した表現（統計数理モデル）
超音波洗浄器（26145円） Ultrasonic Cleaner
