超音波洗浄器（42kHz 35W 矩形波発振）を利用した、ナノレベルの攪拌技術（超音波システム研究所）
エンジニアのためのプロセス解析と制御
赤池博士
「数理的に美しい理論を作ることにはもちろん関心がありましたが、
実際の問題では、大ざっぱなモデルで十分に役に立つ領域がたくさんある。
扱いやすく、しかも複雑な現象を処理できなくてはならないのです。
セメント炉を自動運転するときの最適制御というテーマで、
周波数解析の方法が使えないところが出てきました。
なぜかというと、セメント炉の場合には、
温度が上がればそれを下げるように燃料を調整するとか、
状況の変化に応じてフィードバックがかかります。
そのために今までの方法は役に立たない
では、どうするか。関連する要素を全部入れて予測し、
その予測のモデルを作れば、それを利用して問題が処理できることに気づきました。
因子分析では、分布は正規分布を想定していますが、
その評価をある量で処理している。それは対数尤度です。
確率は、過去から将来のデータの見方を与えますが、
尤度は、現在のデータを用いて、
過去にこれを生み出した仕組みを評価しようとするのです。
因子分析では何を予測しているか。
心理学的な調査データに基づいて、
そこからどういう特徴的な因子があるかを書きだしていく。
因子分析は構造を見ているものです。
そのうちに気がついたのが、これもモデルを利用しているということでした。
モデルを決めることは、そのモデルを使って将来の問題を処理しようとしている。
すなわち予測していることです。
その意味でモデルを評価すればよいのだということに、
朝、井の頭線の車中で気がついたのです。尤度を使えばよい。
モデルの与える分布で予測していると思えば、
尤度で対応する処理ができるだろう、と。
本当のモデルがわからないのに、
なぜ良さを評価できるのかという基本的な問題がある。
哲学的な大問題です。モデルの評価には、
真の分布の対数尤度とモデルの対数尤度の差を使います。
何種類かのモデルがある場合、
真の分布がわからなくても、データから決まるモデルの尤度はありますから、
その対数を比較すれば、モデルの比較はできるのです」
超音波洗浄器に、スイープ発振によるメガヘルツ超音波を追加した超音波制御実験（超音波システム研究所）
音響流の制御実験（超音波洗浄器・超音波プローブ・小型ポンプの組み合わせ技術）
超音波プローブの送受信テストーー超音波伝搬現象に関するダイナミック特性を確認する実験ーー（超音波システム研究所）
ガラス容器の音響特性を利用した、オリジナル超音波実験（超音波システム研究所）
メガヘルツの超音波発振制御プローブを製造する技術 （超音波システム研究所）
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
Supersonic wave System technology
超音波システム研究所は、
シャノンのジャグリング定理を応用した「超音波制御」方法について
超音波データのバイスペクトル解析による、
超音波伝搬現象に関する分類方法に基づいた
制御設定を行う方法を開発しました
この技術を、コンサルティング提案・実施対応しています。
超音波伝搬現象を、安定して効率よく利用するためには
超音波の伝搬特性として、発振機や振動子以外の条件に関する
応答特性・相互作用の検討や
専用治工具の開発も必要です
発振波形や制御条件を検討することで
新しい超音波の効果（注１：オリジナル非線形共振現象）を発見できます
非線形現象を主要因とした、超音波現象を目的に合わせて利用することで
効率の高い超音波利用が実現します
特に、ナノレベルの超音波技術での実績が増えています
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
＜制御について＞
各種データの時系列変化の様子を解析・評価して、
時間で移動するボールのジャグリング状態に相当する
超音波伝搬現象の「サイクル」と、「影響範囲」について
超音波の分類から
線形型、非線形型、ミックス型、変動型として
論理モデルを構成します
この論理モデルからボールＮ個のジャグリング状態を設定して制御を行い、
音圧測定解析により、モデルの調整を行うと、
システムの状態に適した制御が実現し、
効率の高い超音波システムとなります
＜＜ シャノンのジャグリング定理の応用 ＞＞
注：JUGGLING THEOREM proposed by Claude E. Shannon
シャノンのジャグリング定理
( F + D ) ＊ H = ( V + D ) ＊ N
F ： ボールの滞空時間（Flight time）
D ： 手中にある時間（Dwelling time）
H ： 手の数（Hands）
V ： 手が空っぽの時間（Vacant time）
N ： ボールの数（Number of balls）
＜＜ 応用 ＞＞
F ： 超音波１の発振制御
D ： ベースとなる超音波２の発振制御
H ： 基本サイクル
（音圧データの解析結果：バイスペクトルを数値化したパラメータ）
V ： 振動（固有振動・・）装置・・の運転制御
N ： 超音波（発振）機器の数
ポイント（ノウハウ）は、非線形現象の発生状態を
対象物による相互作用を考慮した
測定解析評価に基づいて、コントロールすることです。
