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

メガヘルツ超音波の表面弾性波制御技術

2025-02-02 07:20:56 | 超音波システム研究所2011
超音波システム研究所は、
オリジナル超音波システム(音圧測定解析評価・発振制御)を利用した
超音波の伝搬特性・伝搬経路を考慮した、
表面弾性波のダイナミック制御技術を開発しました。

超音波の非線形制御システムを開発するための基礎技術です。
目的(洗浄・加工・攪拌・化学反応・・)に合わせた
様々な応用を実現しています。

各種材質・構造・サイズ・・・に対する
メガへルツ超音波の基礎実験を公開しています。

ポイントは
超音波伝搬に関する非線形現象を
効率の高い状態で制御可能にする
振動システムとしての
発振条件の設定(波形・出力・周波数・変化・・・)です。

上記の具体的な技術として
水槽・治工具・・・と超音波の相互作用による
非線形現象(バイスペクトル)を
目的(洗浄、攪拌、加工、溶接、表面処理、応力緩和処理、検査・・)
に合わせて制御する、具体的なシステム技術を開発しました。

例 標準システム1(水槽内の液量 2000リットルまでの場合)
  超音波とファインバブルで表面改質処理した水槽
  (水槽材質は、ステンレスでも、ガラス・塩ビ・アクリル・・でも可能)
  脱気ファインバブル発生液循環装置 1台 ONOF制御
  ベースとなる超音波振動子 1台 ONOFF制御
  35-45kHz 600W(出力10W~400W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ 2本
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ1 パルス発振
  1~20MHz(出力15W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ2 スイープ発振
  13~20MHz(出力15W)

例 標準システム2(水槽内の液量が 2000リットルを超える場合)
  超音波とファインバブルで表面改質処理したステンレス水槽
  (液循環を考慮した水槽設計が望まれる
   オーバーフロー水槽構造により、塩ビ水槽での対応も可能)
  脱気ファインバブル発生液循環装置 2台 ONOF制御
  (ONOFF制御は個別設定)
  ベースとなる超音波振動子 2台 ONOFF制御
  35-45kHz 600W(出力10W~400W)
  25-35kHz 600W(出力10W~400W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ 4本
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ1 パルス発振
  10~20MHz(出力8W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ2 スイープ発振
  10~18MHz(出力15W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ3 パルス発振
  10~20MHz(出力8W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ4 スイープ発振
  13~20MHz(出力15W)

例 標準システム3(縦・横・高さの最大サイズが5m以内の装置場合)
注1:メガヘルツ超音波の伝搬状態に対する確認が必要
注2:超音波の伝搬効率が悪い場合、最適な専用プローブを開発
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ 3本
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ1 スイープ発振
  1~20MHz(出力15W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ2 スイープ発振
  11~20MHz(出力15W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ3 パルス発振
  13~18MHz(出力10W)

例 標準システム4(縦・横・高さの最大サイズが100m以上の装置場合)
注1:メガヘルツ超音波の伝搬状態に対する確認が必要
注2:超音波の伝搬効率が悪い場合、最適な専用プローブを開発
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ 3本
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ1 スイープ発振
  60kHz~20MHz(出力10W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ2 スイープ発振
  5MHz~20MHz(出力10W)
  メガヘルツの超音波発振制御プローブ3 パルス発振
  13~18MHz(出力10W)


実施例
超音波の伝搬状態の測定・解析技術を利用した結果、
 1)50次以上の高調波の制御を実現
 2)20kHz以下の共振現象と非線形現象を
   利用目的に合わせて最適化
   (精密洗浄では非線形現象を優先
    バラツキの多い対象の分散では、開始時は共振現象を優先
    対象が小さくなるにつれて、非線形現象を優先
    一定のレベルになった後は、
    共振現象と非線形現象をバランス良く変化させる
    機械加工では、装置の振動モードに合わせて、
    共振現象と非線形現象の変化の範囲を最適化・調整する)



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