超音波プローブの製造技術

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
超音波プローブの製造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～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＞＞
特願２０２０－３１０１７　超音波制御（超音波発振制御プローブ）
特願２０２０－７３７０８　超音波溶接
特願２０２０－７５０１１　超音波めっき
特願２０２０－９００８０　超音波加工
特願２０２０－９７２６２　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
　特願２０２０－３１０１７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

メガヘルツの超音波処理を行った超音波洗浄器による、超音波の非線形現象をコントロールする実験（超音波システム研究所）

メガヘルツの超音波処理を行った超音波洗浄器による、超音波の非線形現象をコントロールする実験（超音波システム研究所）

鉄めっき技術を利用した、新しい超音波伝搬用具の開発・製造技術（超音波システム研究所）

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散歩と読書（岡潔・多変数関数論の建設）ultrasonic-labo

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ナノレベルの攪拌・乳化・分散・粉砕技術（実験動画） Ultrasonic-labo

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マイクロバブルを利用した超音波洗浄機

マイクロバブルを利用した超音波洗浄機

マイクロバブルを利用した超音波洗浄機

マイクロバブルを利用した超音波洗浄機

超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
　超音波伝搬状態の測定データを
　バイスペクトル解析することで、
　超音波振動が伝搬する現象に関する分類方法を開発しました。


今回開発した分類に関する方法は、
　超音波の伝搬状態に関する
　主要となる周波数（パワースペクトル）の
　ダイナミック特性（非線形現象の変化）により
　線形・非線形の共振効果を推定します。

これまでのデータ解析から
　効果的な利用方法を
　以下のような
　４つのタイプに分類することができました。

　１：線形型
　２：非線形型
　３：ミックス型
　４：変動型

　上記の各タイプに基づいた装置開発・制御設定・・・
　成功事例が多数あります。

特に、
　安定性・変化の状態・・・に関して
　周波数成分による詳細な分類により、
　目的と効果に対する、効率のよい
　各種条件の設定・調整が可能になりました。

さらに、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。

その他の応用事例
　超音波洗浄機の評価、超音波振動子の評価、・・・
　超音波加工・溶接・曲げ・・・振動現象の制御
　超音波による化学反応促進・抑制（例　めっき）処理
　表面を伝搬する超音波振動の特性による表面検査・表面処理
　液体・気体・弾性体（粉末・・）に対する
　　超音波（攪拌・乳化・分散・粉砕・表面の均一化・・・・）処理
　その他


この分類の本質的なアイデアは、
　超音波による定在波の特徴を、抽象代数学の
　「導来関手」に適応させるということです。

抽象的ですが
　超音波の伝搬状態を計測解析するなかで
　定在波に関する的確な対応・制御事例から
　時間経過とともに変化する状態を捉えるために
　「導来関手」とスペクトルシーケンスの関係を
　線形・非線形の共振効果に対応した
　複体の変化により分類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（例　超音波制御システム）として対応しています。

応用技術として
　非線形性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」
　　という考え方が一歩進んだと考えています。

 

 

オリジナル超音波プローブを利用した、超音波の伝搬特性実験（超音波システム研究所）

オリジナル超音波プローブを利用した、超音波の伝搬特性実験（超音波システム研究所）

オリジナル超音波実験（超音波システム研究所）

オリジナル超音波実験（超音波システム研究所）

新しい超音波制御技術

新しい超音波制御技術

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
新しい超音波制御技術を開発しました。

複雑な振動状態について、
　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
　・・・
　上記について
　音圧測定データに基づいた
　統計数理モデルにより
　表面弾性波の新しい評価方法で最適化します。

超音波洗浄、加工、攪拌、・・・表面検査、・・ナノテクノロジー、・・
応用研究・・・　様々な対応が可能です。