超音波伝搬特性（音響特性）の分類に基づいた、超音波プローブの伝搬特性テスト（超音波システム研究所）

超音波伝搬特性（音響特性）の分類に基づいた、超音波プローブの伝搬特性テスト（超音波システム研究所）

超音波システム研究所は、
５００Ｈｚから３００ＭＨｚの超音波伝搬状態を制御可能にする
超音波プローブを、利用目的に合わせて製造する技術を開発しました。

超音波プローブ：概略仕様
　測定範囲　０．０１Ｈｚ～１００ＭＨｚ
　発振範囲　０．５ｋＨｚ～３００ＭＨｚ
　材質　ステンレス、ＬＣＰ樹脂、シリコン、テフロン、ガラス・・・
　発振機器　例　ファンクションジェネレータ

＜金属・樹脂・ガラス・・・の音響特性＞を把握することで
　発振制御により、音圧レベル、周波数、ダイナミック特性について
　目的に合わせた伝搬状態を実現します

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・・への新しい基礎技術です。

各種部材（ガラス容器・・）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
　超音波素子表面の表面弾性波利用技術です、
　対象物の条件・・・により
　超音波プローブの伝搬特性を確認（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：超音波プローブの伝搬特性
１）振動モードの検出（自己相関の変化）
２）非線形現象の検出（バイスペクトルの変化）
３）応答特性の検出（インパルス応答特性の解析）
４）相互作用の検出（発振電圧と受信電圧の相互作用：パワー寄与率を解析）

注：「R」フリーな統計処理言語かつ環境
　autcor：自己相関の解析関数
　bispec：バイスペクトルの解析関数
　mulmar：インパルス応答の解析関数
　mulnos：パワー寄与率の解析関数

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

注４：ダイナミック制御の基本
　発振制御は、スイープ発振とパルス発振の組み合わせにより
　利用目的に合わせた、音圧レベル、周波数範囲の
　ダイナミックな変化状態を制御設定で実現します
　その結果、超音波プローブは、以下の４タイプになります
　発振型（共振タイプ、非線形タイプ）
　測定型（共振タイプ、非線形タイプ）

＜＜特許申請＞＞
特開2021-125866　超音波制御（超音波発振制御プローブ）
特開2021-159990　超音波溶接
特開2021-161532　超音波めっき
特開2021-171909　超音波加工
特開2021-175568　流水式超音波洗浄

超音波発振制御プローブの製造技術の一部は
　特開2021-125866　に記載しています

この技術を、コンサルティング提供します
　興味のある方はメールでお問い合わせください

超音波キャビテーションの観察 ＮＯ．４５

超音波キャビテーションの観察　ＮＯ．４５

超音波の音圧・振動データから、新しい超音波利用を導く（超音波システム研究所）

超音波の音圧・振動データから、新しい超音波利用を導く（超音波システム研究所）

＜＜超音波の音圧データ解析・評価＞＞

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
　超音波振動現象の応答特性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。

注：解析には下記ツールを利用します
注：OML(Open Market License)
　　　https://www.ism.ac.jp/ismlib/jpn/ismlib/license.html
注：TIMSAC(TIMe Series Analysis and Control program)
　　　https://jasp.ism.ac.jp/ism/timsac/
注：「R」フリーな統計処理言語かつ環境
　　　https://cran.ism.ac.jp/

バイスペクトルは、以下のように
　周波数f1、f 2、f1 + f 2のスペクトルの積で表すことができる。
　B( f1 , f 2 ) = X( f1 )Y( f 2 )Z( f1 + f 2 )

主要周波数がf1であるとき、
　f1 + f1 = f 2、f1 + f 2 = f3で表される
　f 2、f3という周波数成分が存在すれば
　バイスペクトルは値をもつ。

これは主要周波数f1の
　整数倍の周波数成分を持つことと同等であるので、
　バイスペクトルを評価することにより、
　高調波の存在を評価できる。

＜超音波システム装置の設計・製造・販売 KT533DX＞

＜超音波システム装置の設計・製造・販売 KT533DX＞

 

超音波電源(AC100V)、出力(300W)タイプの低価格システムです。
使用方法により幅広い対応と効率の高い超音波利用が可能です。

各種の超音波条件を適正に設定することで、
キャビテーションと音響流を、
目的に合わせた状態にコントロールできます。

＜システム概要＞
超音波専用水槽（内側寸法）：５００＊３１０＊３４０（ｈ）ｍｍ
超音波周波数：ａ）２８ｋＨｚ、ｂ）４０ｋＨｚ　ｃ）７２ｋＨｚ
循環ポンプシステム（マイクロバブル発生制御装置を含む）
タイマー（設定条件に関するノウハウ説明　1時間を含む）
資料（超音波洗浄、超音波伝搬状態の測定・解析）

超音波システム装置は

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超音波システム研究所

ホームページ　　http://ultrasonic-labo.com/

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音響流を利用した超音波洗浄

音響流を利用した超音波洗浄写真を紹介します

詳細は
　超音波システム研究所にお問い合わせください

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

 

水槽内に３種類の超音波振動子を設置

水槽内に３種類の超音波振動子を設置

超音波によるキャビテーションを制御しています

水槽に振動子を張り付けたステンレス部材で超音波振動を測定しています

水槽と液循環と超音波の複雑な関係（反射・屈折・透過・・）を
　適切に設定して
　高い音圧レベルと
キャビテーションの安定した状態を
実現させた様子が確認できます

ノウハウ：水槽内の液循環の調整により

　　　　　超音波キャビテーションを制御しています

 

 

中村キース・へリング美術館

中村キース・へリング美術館

超音波美顔器（１MHｚ）を利用した実験

超音波美顔器（１MHｚ）を利用した実験

新しい超音波利用の研究開発を行っています
キャビテーションの観察！！

超音波美顔器に水滴を乗せた状態で
　超音波照射を行った実験・・・・の動画です

＜＜超音波システム研究所＞＞

超音波による＜表面改質＞技術

超音波による＜表面改質＞技術

 

マイクロバブル・ナノバブルを利用して、
超音波洗浄・表面改質を行います。

We have developed a new technique of ultrasound application

＜　超音波システム研究所　＞

 

 

 

オリジナル超音波実験 ultrasonic-labo

オリジナル超音波実験　ultrasonic-labo