超音波システム研究所

超音波の新しい利用に関するブログです

超音波発振による相互作用を考慮した「超音波制御技術」

2022-06-07 19:59:01 | 超音波システム研究所2011
超音波発振による相互作用を考慮した「超音波制御技術」


超音波システム研究所は、
 音圧測定解析装置(超音波テスター)と
 メガヘルツの超音波発振制御プローブの製造技術により
 超音波システムの音響特性(超音波の相互作用を測定解析)を考慮した、
 「超音波の非線形伝搬制御技術」を開発しました。

今回開発した技術により
 「超音波の発振(発振機・振動子・・)」による
 対象物・超音波機器・治工具・・・を含めた、
 各種の相互作用を測定解析することで、
 目的に合わせた、超音波のダイナミック制御が、可能になりました。

注:自己相関、バイスペクトル、パワー寄与率、インパルス応答

特に、
 高調波に関する超音波と対象物の相互作用を検出・確認することで
 複雑な形状や、精密部品の洗浄に対する効果的な
 制御(液循環、治工具、洗浄物の固定方法、・・・)が明確になります。

従って、適切な
 超音波周波数の選択や
 異なる超音波周波数の振動子の組み合わせ・・
 対象物に合わせた使用方法が決定できます。

これは、加工・洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して
 目的に合わせた
 効果的な超音波利用技術です。

間接容器や治工具
 対象物の数量・・に対する相互作用もあり
 解析は、複雑ですが
 各種の適用が可能になります


オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
 以下の事項について
 実験確認を続けた結果として、このような方法を開発しました。

 1)超音波の非線形現象と、
    洗浄・加工・攪拌・溶接・めっき効果の解析
 2)洗剤・溶剤・・・洗浄液による超音波の非線形現象の解析
 3)流水式超音波の効果について超音波の効果を解析
 4)超音波による、部品の表面検査技術の開発
 5)超音波伝搬現象に関する、代数モデルの研究

 各種部品・・・に対して効果的な実績が増えています。


<<超音波の音圧測定・解析 No.2>>

1)時系列データに関して、
 多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析により
 測定データの統計的な性質(超音波の安定性・変化)について
 解析評価します

2)超音波発振による、発振部が発振による影響を
 インパルス応答特性・自己相関の解析により
 対象物の表面状態・・に関して
 超音波振動現象の相互作用として解析評価します

3)発振と対象物(洗浄物、洗浄液、水槽・・)の相互作用を
 パワー寄与率の解析により評価します

4)超音波の利用(洗浄・加工・攪拌・・)に関して
 超音波効果の主要因である対象物(表面弾性波の伝搬)
 あるいは対象液に伝搬する超音波の
 非線形(バイスペクトル解析結果)現象により
 超音波のダイナミック特性を解析評価します

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
 これまでの経験と実績に基づいて実現しています。

<<考え方>>
超音波利用に関して、
 超音波振動のダイナミック特性を把握することが
 最も重要で、このダイナミック特性をコントロールすることが
 超音波利用技術だと考えています



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動きの文化の壁を科学で超える

2022-06-07 18:39:54 | 超音波システム研究所2011

動きの文化の壁を科学で超える

テーマ:目が開く

西欧ではノコギリを押して使い、
日本では引いて使うという、
一見単純な思い付きが持つ
深い意味に圧倒されながら
このブログを書いています。

これまでゴルフについて書いて来ましたが、
その内容はゴルファーには歓迎されていない
という感じが強まるばかりでした。

その原因が
西欧と日本を隔てる
動きの文化の相違にある
ことが明白になって来たのです。

この事を科学的に説明するのは、
力を出す動きを作る時の背骨の使い方です。

ノコギリを使って丸太を切る動きで
具体的にその違いを明らかにしてみましょう。

地面に横たわる大きな丸太を
日本型の手前に引くノコギリで切る場合には、
一旦腕の動きで切り込みを作り、
木の抵抗が大きくなると両足の足場を固め、
両脚を踏ん張って両腕を引っ張ります。

この動きに応じて背骨が固まり、
脚と腕の動きを繋ぐ固定軸として働きます。

これに対して、
重いノコギリを押して地面の丸太を切る時には、
先ず背骨で体重を腕に掛けて押し、
同時にこの動きを受けて
脚が踏ん張り腕を前に押します。

腕や脚は背骨の動きに導かれ、
目的とする強い力を発揮します。

背骨が主なエンジンで、
脚や腕の筋群は背骨の動きに応じて力を発揮します。

ブログ(ゴルフ直線打法)
 http://ameblo.jp/linear/entry-10011188630.html より


イメージによる超音波への展開
 
背骨:振動子の固有振動モード
背骨の動き:振動子の設置方法

脚や腕の筋群:超音波発振周波数、出力
脚の踏ん張り:定在波、キャビテーション

腕の動き:音響流、超音波伝搬、液循環、水槽・・

引く動き:減衰・干渉・・・超音波の効果の消滅


代数モデルによる整理

基本的な超音波照射による現象全体をRing(環の圏)として、
キャビテーションによる現象をアーベル群の圏
加速度による現象をMonoid(0元をもつ乗法の一元体)
とするモデル

アーベル群:加法に関する演算をキャビテーション現象に対応させます

Monoid:乗法に関する演算を加速度現象に対応させます。

導来関手:定在波の特徴を、「導来関手」に対応させます。

 このようにして構成したモデルに基づいて
 超音波の伝搬状態に関するダイナミック制御を
 「スペクトルシーケンス」として表現(適応)させます。

 なお、超音波システム研究所の「定在波の制御技術」は、
 この方法による、具体的な技術として応用しています。

<<超音波の代数モデル:応用事例>>

キャビテーションと加速度の効果に関する新しい分類

超音波システム研究所は、
 超音波の伝搬状態を解析することで、
 キャビテーションと加速

度の効果に関する
 新しい分類方法を開発しました。

超音波の解析動画を公開
  http://ultrasonic-labo.com/?p=1337

超音波<計測・解析>事例
  http://ultrasonic-labo.com/?p=1703

超音波システム研究所
ホームページ  http://ultrasonic-labo.com/



数学的理論
  http://ultrasonic-labo.com/?p=1350

音色と超音波
  http://ultrasonic-labo.com/?p=1082

モノイドの圏
  http://ultrasonic-labo.com/?p=1311

物の動きを読む
  http://ultrasonic-labo.com/?p=1074





 

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空中超音波の伝搬状態を評価する技術

2022-06-07 18:39:21 | 超音波システム研究所2011

空中超音波の伝搬状態を評価する技術


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チタン製ストローを利用した、超音波伝搬制御技術 (超音波システム研究所)

2022-06-07 18:37:28 | 超音波システム研究所2011
チタン製ストローを利用した、超音波伝搬制御技術 (超音波システム研究所)




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超音波による、ナノレベルの攪拌・乳化・分散・粉砕技術 Ultrasonic-labo

2022-06-07 18:36:50 | 超音波システム研究所2011
超音波による、ナノレベルの攪拌・乳化・分散・粉砕技術 Ultrasonic-labo


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音圧測定解析に基づいたオリジナル超音波実験 ultrasonic-labo

2022-06-07 18:36:23 | 超音波システム研究所2011
音圧測定解析に基づいたオリジナル超音波実験 ultrasonic-labo


超音波システム研究所は、
表面弾性波の非線形振動現象を利用した
スイープ発振とパルス発振の組み合わせによる
超音波の発振制御技術を開発しました。

2種類の超音波発振制御プローブにより、
利用目的と相互作用の測定・解析確認に基づいた
スイープ発振とパルス発振の条件設定を行います。

対象物や水槽、治工具・・の固有振動数や
システムの振動系似合わせた、
低周波の共振現象を利用することで
30W程度の出力でも
3000-5000リットルの水槽内に
高い音圧を伝搬することが可能になります。

ダイナミックな変化として、同時に、
1MHzの発振に対する
10次、30次、100次・・の高調波の発生も実現出来ます。

ポイントは、音圧データの測定・解析に基づいた
 システムのダイナミックな振動特性を評価することです。
 目的に適した超音波の状態を示す
 新しい評価基準(パラメータ)を設定・確認(注)しました。

注:
 非線形特性(音響流のダイナミック特性)
 応答特性
 ゆらぎの特性
 相互作用による影響

統計数理の考え方を参考に
 対象物の音響特性・表面弾性波を考慮した
 オリジナル測定・解析手法を開発することで
 振動現象に関する、詳細な各種効果の関係性について
 新しい技術として開発しました。

詳細な、スイープ発振とパルス発振・・・の設定条件は
 超音波プローブや発振機器の特性も影響するため
 実験確認に基づいて決定します。

その結果、
 超音波の伝搬状態と対象物の表面について
 新しい非線形パラメータが大変有効である事例が増えています。


複数の超音波発振・液循環・・・各種制御の組み合わせは、
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)



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オリジナル超音波実験(発振制御技術)

2022-06-07 17:49:05 | 超音波システム研究所2011
オリジナル超音波実験(発振制御技術)




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表面弾性波を利用した、超音波伝搬制御実験(超音波システム研究所)

2022-06-07 17:46:49 | 超音波システム研究所2011
表面弾性波を利用した、超音波伝搬制御実験(超音波システム研究所)


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超音波洗浄器を利用した、超音波伝搬制御実験(超音波システム研究所)

2022-06-07 17:46:08 | 超音波システム研究所2011
超音波洗浄器を利用した、超音波伝搬制御実験(超音波システム研究所)


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オリジナル超音波実験(超音波システム研究所)

2022-06-07 17:45:49 | 超音波システム研究所2011
オリジナル超音波実験(超音波システム研究所)


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