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

ワットの蒸気機関の改良のように

2024-09-10 20:39:54 | 超音波システム研究所2011

ワットの蒸気機関の改良のように

 

ワットの蒸気機関の改良のように

1) 原理的事柄を研究する
 (超音波の原理を研究する)

2)ニューコメンの機関を参考に、改良して効率を上げる
 (プラントの制御を参考にする)

3)弁の開閉をピストンに連動させて交互に蒸気を供給する
 (ジャグリングのような連動を検討する)

4)遊星歯車機構を実用化する
 (新しい脱気マイクロバブル構造を検討する)

5)速度調整を行う
 (実験と調整を繰り返す)

コメント:
この経過には大変深い検討と試行錯誤の背景を感じます

実用を目的としているため、
幅広く・確実に効果を出すための方法になっていると思います

現在では各分野の研究を幅広く理解することが難しいので、
経験に基づいた直感と共同研究が大変重要だと思います

今後、超音波の利用が進み
大きな発展が実現するために検討を続けたいとおもいます

 

 

 


  • X
  • Facebookでシェアする
  • はてなブックマークに追加する
  • LINEでシェアする

抽象数学における、スペクトル系列を利用した、超音波制御技術

2024-09-10 19:51:41 | 超音波システム研究所2011
***<<考え方について>>***

超音波システム研究所は、
超音波の非線形性に関する現象を含めた状態を、
抽象数学(圏論)における
Monoid(モノイドの圏)モデルとして、開発しました。



このアイデアに基づいて、
 超音波制御を行う、具体的な方法を
 結び目理論のスペクトル系列として、開発しました。

超音波現象に適応させた制御方法は、
 音圧測定データを
 自己回帰モデルでフィードバック解析することで、
 キャビテーションと音響流のダイナミックな変化を実現します。
これまでの事例・実績から
 非線形現象の分類技術(高調波、低調化)として発展させました。

論理モデルにより
 効果的な超音波の伝搬(利用)状態を
 以下のような
 4つのタイプに分類してダイナミックに制御します。
 1:キャビテーション主体型
 2:音響流主体型
 3:ミックス型
 4:変動型

上記の論理的な分類を、これまでの測定データ解析結果から
(時間経過とともに変化する超音波現象の)現実的な対応方法として
3つの変動型タイプに分類してダイナミックに制御します。

上記の各タイプについて、安定性、変化の状態、・・詳細な分析・調整により、
目的と効果に対する、効率のよい、各種条件の設定が可能になりました。

特に、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・解析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。

この分類・制御の本質的なアイデアは、
 超音波によるキャビテーション(共振現象)の特徴を、
 抽象代数学の「導来関手」の核(Kernel)に適応させるということと、
 非線形現象(高調波の発生・変化、音響流の発生・変化)の特徴を、
 Monoid(モノイドの圏)モデルに適応させるということです。



複雑な超音波伝搬現象の変化を
 結び目図式から得られるスペクトル系列として表現することで
 時間経過で変わっていく、不安定な超音波の(共振・非線形現象)状態を
 目的に合わせて、コントロールできるようになりました。

抽象的ですが
超音波の伝搬状態を計測解析するなかで
キャビテーションと音響流に関する的確な解析により
キャビテーションを主体とした超音波の効果・・を
効果的にコントロールできる事例が増えたことから、公表することにしました。

なお、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(流水式超音波、超音波シャワー)として対応しています。

応用技術として
 非線形現象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、非線形状態の変化にある」
  という考え方が、さらに一歩進んだと考えています。

<< 超音波のMonoid(モノイドの圏)モデル >>

基本的な超音波発振による現象全体をRing(環の圏)として、
キャビテーション・・による(発振周波数を主体とした)現象を
 「アーベル群の圏」
非線形現象(音響流・・)による(高調波の変化を主体とした)現象を
 「Monoid(0元をもつ乗法の一元体)」
とするモデルを開発しました。

<< 超音波の三角化されたカテゴリーモデルによる制御 >>

キャビテーションと音響流による現象について
三角化された加法的カテゴリーモデルにより
制御パラメータ(流れ・表面弾性波、出力・パワー、周波数・発振)を
スペクトル系列のコホモロジーで、最適化します。



***<<実用的な対応について>>***

これまでの音圧データの測定解析結果から
 効果的な利用方法を
 以下のような
 4つの制御に分類することができました。

 1:スイープ発振とパルス発振の組み合わせ制御(線形型:推奨タイプ)
 2:2種類のスイープ発振とパルス発振の組み合わせ制御(非線形型)
 3:3種類のスイープ発振とパルス発振の組み合わせ制御(ミックス型)
 4:上記の組み合わせによるダイナミック制御(変動型)

現実として、<線形型、非線形型、ミックス型>は、
長期的に安定して実現することは難しく
変動型として、スイープ発振条件により、以下のような
 3つの制御タイプで、実用化することができます。
 1:線形変動制御型
 2:非線形変動制御型
 3:ミックス変動制御型(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。






  • X
  • Facebookでシェアする
  • はてなブックマークに追加する
  • LINEでシェアする

超音波プローブのオーダーメード対応(超音波素子表面の表面弾性波利用技術)

2024-09-10 19:40:41 | 超音波システム研究所2011
超音波プローブのオーダーメード対応(超音波素子表面の表面弾性波利用技術)


超音波システム研究所は、
500Hzから100MHzの超音波伝搬状態を制御可能にする
超音波プローブのオーダーメード対応を行っています。

目的に合わせた、
 オリジナル超音波発振制御プローブを製造開発対応します。

ポイントは、オリジナルプローブの動作確認です。
超音波の送受信について、ダイナミックな変化に対する
応答性が最も重要です。
この特性により、高調波の応用範囲が決定します。
現状では、以下の範囲について対応可能となっています。

超音波プローブ:概略仕様
 測定範囲 0.01Hz~100MHz
 発振範囲 0.5kHz~100MHz
 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:超音波の伝搬特性
 非線形特性
 応答特性
 ゆらぎの特性
 相互作用による影響

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


<<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



  • X
  • Facebookでシェアする
  • はてなブックマークに追加する
  • LINEでシェアする

超音波の音圧測定・解析 ultrasonic-labo

2024-09-10 19:37:52 | 超音波システム研究所2011
超音波の音圧測定・解析 ultrasonic-labo




  • X
  • Facebookでシェアする
  • はてなブックマークに追加する
  • LINEでシェアする

超音波の相互作用を利用した制御技術

2024-09-10 19:34:54 | 超音波システム研究所2011

超音波の相互作用を利用した制御技術

超音波の相互作用を利用した制御技術

時系列データのフィードバック解析を利用した、
キャビテーションのダイナミック特性測定評価技術を開発いたしました。

これまでに、開発した制御技術(注)と組み合わせることで、
超音波洗浄・攪拌・表面改質・・・に用いた結果、
超音波の利用目的に合わせた、
最適なキャビテーションと加速度の状態設定(評価)が、可能となりました。


(注)
1:バイスペクトル解析による、
 「超音波の(高調波に関する)非線形現象」を利用する分析技術。

2:超音波の相互作用を利用した制御技術。

 *複数の異なる周波数の振動子の「同時照射」技術
 *代数モデルを利用した「定在波の制御」技術
 *時系列データのフィードバック解析による「超音波測定・解析」技術

 上記の技術を組み合わせた応用技術

複雑に変化する超音波のキャビテーションを、
音圧や周波数だけで評価しないで
非線形性の「音色」を考慮した解析が有効だと考えています。

 


  • X
  • Facebookでシェアする
  • はてなブックマークに追加する
  • LINEでシェアする

オリジナル超音波技術(超音波システム研究所) ultrasonic-labo

2024-09-10 19:13:57 | 超音波システム研究所2011
オリジナル超音波技術(超音波システム研究所) ultrasonic-labo




  • X
  • Facebookでシェアする
  • はてなブックマークに追加する
  • LINEでシェアする

超音波水槽と液循環の最適化システム

2024-09-10 19:09:16 | 超音波システム研究所2011

超音波水槽と液循環の最適化システム


  • X
  • Facebookでシェアする
  • はてなブックマークに追加する
  • LINEでシェアする

超音波実験ーーポリイミドフィルムに鉄めっきを行った部材を利用した、オリジナル超音波プローブーー(超音波システム研究所)

2024-09-10 18:42:45 | 超音波システム研究所2011
超音波実験ーーポリイミドフィルムに鉄めっきを行った部材を利用した、オリジナル超音波プローブーー(超音波システム研究所)






  • X
  • Facebookでシェアする
  • はてなブックマークに追加する
  • LINEでシェアする

オーダーメード対応超音波発振制御プローブの製造技術(超音波システム研究所)

2024-09-10 17:47:56 | 超音波システム研究所2011
オーダーメード対応超音波発振制御プローブの製造技術(超音波システム研究所)




  • X
  • Facebookでシェアする
  • はてなブックマークに追加する
  • LINEでシェアする

脱気マイクロバブル発生液循環装置

2024-09-10 17:45:29 | 超音波システム研究所2011
脱気マイクロバブル発生液循環装置





  • X
  • Facebookでシェアする
  • はてなブックマークに追加する
  • LINEでシェアする