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

超音波プローブを利用した超音波制御システム ultrasonic-labo

2024-08-28 17:04:12 | 超音波システム研究所2011
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、
 音圧測定解析装置(超音波テスター)による
 超音波の相互作用を測定解析する技術を利用して、
 「超音波振動の共振現象、高調波の発生現象をコントロールする」
 超音波の発振制御技術を開発しました。

この技術により
 「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、
 各種の相互作用を目的に合わせて、
 ダイナミックにコントロールすることが、可能になりました。

特に、対象物、治具、・・の音響特性(注)を確認することで、
 高次の高調波に関する超音波の発振制御が実現します。
 複雑な形状や、精密部品の洗浄に対する
 最適な、低周波の共振現象、高調波の発生現象を
 ダイナミックにコントロールします。

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

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

これは、加工・洗浄・攪拌・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
 相互作用の解析は、複雑ですが
 慣れてくると、音圧データのグラフを目視確認することで
 超音波周波数の変化に対する制御設定の調整が可能になります。


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(高次の高調波の発生現象)と、
    洗浄・加工・攪拌・溶接・めっき効果の関係性解析
 2)各種洗浄液による超音波伝搬状態の変化に関する解析
 3)流水式超音波の効果について超音波の効果を解析
 4)超音波が部品表面を伝搬する状態変化による検査技術の開発
 5)超音波伝搬現象に関する、キャビテーションと音響流の分類
 6)線材の音響特性を利用した超音波発振制御技術開発
 7)超音波発振(スイープ発振・パルス発振)システムの開発
 8)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」方法の開発
 9)洗浄カゴ・トレイの相互作用を利用した超音波洗浄技術開発
10)新しい超音波伝搬用具の開発(例 チタン製ストローの利用)

各種の応用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>>

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。




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超音波の測定・解析に基づいたシステム技術 ultrasonic-labo

2024-08-28 17:01:28 | 超音波システム研究所2011
超音波の測定・解析に基づいたシステム技術 ultrasonic-labo





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超音波システムを利用した「超音波シャワー」技術

2024-08-28 16:41:42 | 超音波システム研究所2011
超音波システムを利用した「超音波シャワー」技術




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超音波発振制御プローブを利用した、超音波の伝搬制御実験(超音波システム研究所)

2024-08-28 16:24:59 | 超音波システム研究所2011
超音波発振制御プローブを利用した、超音波の伝搬制御実験(超音波システム研究所)




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メガヘルツの、スイープ発振とパルス発振による、超音波洗浄器実験

2024-08-28 16:24:03 | 超音波システム研究所2011
メガヘルツの、スイープ発振とパルス発振による、超音波洗浄器実験


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超音波プローブによる、ダイナミック制御システム

2024-08-28 16:17:28 | 超音波システム研究所2011
超音波プローブによる、ダイナミック制御システム


超音波システム研究所は、
 オリジナル超音波システム(音圧測定解析、発振制御)により、
 対象物に伝搬する表面弾性波(超音波振動)の、
 非線形振動現象をコントロールする技術を開発しました。

<<超音波の非線形振動現象をコントロールする技術>>

1)ファンクションジェネレータによる発振制御を
 対象物の音響特性に合わせて、
 発振出力、波形、変化・・・・・発振条件の設定技術

2)相互作用による、超音波発振出力(電圧)の変化を、制御可能にする
 超音波発振制御プローブの、発振面の調整を含めた製造技術

3)1MHzの発振で、100メガヘルツ以上の超音波伝搬現象を実現し、
振動変化を、計測可能にする
 超音波測定プローブの、非線形共振現象(注)を制御可能にする発振面の調整技術

注:非線形共振現象
 超音波の発振制御により発生する10次以上の高調波の発生を
 共振現象により高い振幅で実現させた超音波振動の共振現象

4)スイープ発振条件の最適化技術
音圧レベル、周波数範囲、変化レベルについて、超音波利用の目的に合わせた
ダイナミックは伝搬状態を実現する、スイープ発振条件(注)の設定技術

注:開始周波数、終了周波数、時間、出力、波形、・・・・
複数のスイープ発振の組み合わせを実現する設定・確認方法に関する技術

上記の技術を利用して
 目的に合わせた
 超音波の伝搬状態をコントロール(最適化)します。

注:対象物の音響特性と超音波の発振制御による相互作用について
 非線形現象に関する音圧データの解析評価に基づいて
 超音波のダイナミック制御・・・・を行います
 (超音波テスターで、音圧の測定・解析・確認・評価を行っています)

この技術を、
 精密洗浄・表面改質処理・化学反応実験・・・に用いた結果、
 ナノレベル・金属組織レベルの効率の高い超音波システムとして
 応用(洗浄・改質・反応制御・・)することが可能となりました。

これは、従来では干渉や共振により減衰すると考えられた状態について
 大きな可能性を示した結果です。

2024年8月、現在、
超音波による非線形現象の応用技術は、可能性と実積が増えています。

例1:精密洗浄・超音波加工への利用
例2:表面改質処理・超音波攪拌への利用
例3:材料開発・超音波溶接への利用
例4:超音波熱処理への応用
例5:精密機器の組み立て作業への応用
例6:各種表面処理プロセス(工程)への応用
例7:各種製造装置の保守メンテナンスへの応用
例8:各種溶剤・・を利用する製造機器への応用
例9:その他

興味のある方は、メールでお問い合わせ下さい
技術(特許・ノウハウ)提供を含め、コンサルティング対応します

<ノウハウ>
超音波発振に関する、発振(音響)特性
超音波受信に関する、受信(音響)特性
超音波伝搬に関する、伝搬(音響)特性
上記の特性を測定解析(注)により評価して、
適切な組み合わせを利用することがノウハウです


注:音圧測定の時系列データに関して
1:非線形現象の解析(自己相関、バイスペクトル解析)
2:応答特性の解析(インパルス応答、パワー寄与率)

上記に基づいて、
超音波の伝搬現象を、以下のように分類します

<超音波伝搬特性(音響特性)の分類>
1:線形型  
2:非線形型  
3:ミックス型  
4:ダイナミック変動型
( 4-1:線形変動型  4-2:非線形変動型  4-3:ミックス変動型 )

この分類を、超音波利用目的に合わせて
発振制御条件(スイープ発振条件)として設定します。

環境・条件・・により
 複数の発振を組み合わせる場合も同様ですが
 相互作用に対する測定確認が不十分だと
 ダイナミックな非線形現象は発生しません。

 
分類の詳細
1:線形型(キャビテーション主体型)
 超音波の発振周波数に対して
 伝搬状態の主要(最大エネルギー)周波数が
 低調波(発振周波数の1/4、あるいは1/2)
 から高調波(発振周波数の1倍、・・3倍)の範囲で
 若干の変化がある状態

注:低調波(発振周波数の1/8)以下の場合
  低周波の共振状態により、不安定な共振と干渉が発生し
  安定した状態が実現しない傾向になります

2:非線形型(音響流主体型)
 超音波の発振周波数に対して
 伝搬状態の主要(最大エネルギー)周波数が
 高調波(発振周波数10倍以上)の範囲で
 若干の変化がある状態

注:高調波は、超音波振動子、発振プローブ・・の
  表面状態の工夫(特願2020-31017 超音波制御)により
  発振周波数の100倍を実現することも可能です

3:ミックス型(キャビテーションと音響流の組み合わせ型)
 超音波発振部材の設置方法や接触部材・・・の相互作用により
 発振周波数に対して
 伝搬状態の主要(最大エネルギー)周波数が
 低調波(発振周波数の1/8,1/4、あるいは1/2)
 から高調波(発振周波数の1倍、・・10倍)の範囲で
 自然に発生する、大きな変化がある状態

コメント
上記の1,2,3は、基本的な伝搬状態ですが
振動現象が、安定して長時間同じ現象を続けるためには、各種制御・・工夫が必要です
上記の1,2,3は、単調な発振状態を継続すると
周波数の低下や超音波の減衰現象が発生し
超音波の利用効果は小さく、無くなっていきます
そのために、実用的には、変動型を利用することが必要です

4:変動型(各種制御による変化を利用するタイプ)

4-1:線形変動型
 複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
 伝搬状態の主要(最大エネルギー)周波数が
 低調波から高調波を、
 目的の範囲(発振周波数の1/8~10倍程度)で
 制御可能にした状態 

4-2:非線形変動型
 複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
 伝搬状態の主要(最大エネルギー)周波数が
 低調波から高調波を、
 目的の範囲(発振周波数の1/2~50倍程度)で
 制御可能にした状態

4-3:ミックス変動型(ダイナミック変動型)
 複数の超音波発振部材や発振制御・・の
 音響特性や相互作用の確認に基づいて
 伝搬状態の主要(最大エネルギー)周波数が
 低調波から高調波を、
 目的の範囲(発振周波数の1/16~100倍程度)で
 制御可能にした状態



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樹脂容器の特性を利用した表面改質技術ーー音圧測定用部材に関する表面残留応力の緩和・均一化処理ーー(超音波システム研究所)

2024-08-28 16:02:19 | 超音波システム研究所2011
樹脂容器の特性を利用した表面改質技術ーー音圧測定用部材に関する表面残留応力の緩和・均一化処理ーー(超音波システム研究所)


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100MHz以上の超音波伝搬状態を利用可能にする、超音波洗浄器の利用技術(超音波システム研究所)

2024-08-28 15:23:07 | 超音波システム研究所2011
100MHz以上の超音波伝搬状態を利用可能にする、超音波洗浄器の利用技術(超音波システム研究所)


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脱気ファインバブル発生液循環装置--洗浄液の均一化と音響流制御技術--オリジナル超音波制御実験(超音波システム研究所)

2024-08-28 15:22:15 | 超音波システム研究所2011
脱気ファインバブル発生液循環装置--洗浄液の均一化と音響流制御技術--オリジナル超音波制御実験(超音波システム研究所)


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超音波のダイナミック制御実験(超音波システム研究所)

2024-08-28 14:55:27 | 超音波システム研究所2011
超音波のダイナミック制御実験(超音波システム研究所)


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