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

超音波システムの設計技術

2017-09-12 20:59:56 | 超音波システム研究所2011

超音波システム研究所は、 

「太鼓の形と音に関する数学」と

「小型超音波振動子に関する基礎実験・解析」
にもとづいて、

 量子力学モデルを利用した

 投げ込み式超音波振動子の設計技術を開発しました。


この技術の基本的な応用として
 目的に合わせた、超音波システムの合理的な設計技術を実現しました。


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浜松科学館( 科学と技術の工学的な関係 )

2017-09-12 20:58:15 | 超音波システム研究所2011

浜松科学館( 科学と技術の工学的な関係 )

代数モデル
 http://ultrasonic-labo.com/?p=1311

数学的理論
 http://ultrasonic-labo.com/?p=1350

音色と超音波
 http://ultrasonic-labo.com/?p=1082

物の動きを読む
 http://ultrasonic-labo.com/?p=1074

 


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超音波システム研究所について  

2017-09-12 20:57:56 | 超音波システム研究所2011

超音波システム研究所について

 <<超音波システム研究所>>


 特に、以下の項目に対して
 新しい技術を積み重ねています

 1)超音波水槽の改良による
   超音波の利用効率の改善

 2)超音波伝搬状態の測定による、
   適正な利用状態

    (液体の流れ、液循環
   あるいはオーバーフロー 他)

 3)広域超音波の利用方法

 4)複数の超音波を
   目的に対して適切に利用する方法

 5)金属・樹脂の表面改質による効果

 6)洗剤の適切な利用方法

 7)間接容器(金属、ガラス、網籠、・・)
   を利用した新しい超音波システムの研究
    << 特にガラス容器 >>

 8)人体への超音波伝搬技術の研究

 9)空中超音波の研究


<理念>

 「われわれの最も平凡な日常の生活が
  何であるかを最も深くつかむことによって
  最も深い哲学が生まれるのである

  学問はひっきょうLIFEのためなり。
  LIFEが第一等のことなり。
  LIFEなき学問は無用なり。」西田幾多郎

深い哲学に基づいた
 実験(物として物を観察すること)により
 超音波の有効利用を広めていきたいと考えています

************************

機械工学と制御システムの視点から、
新しい超音波の利用方法をご提案します

1:新しい超音波利用技術によるコンサルティング
2:超音波水槽による超音波照射実験
3:応力除去や表面の改質
4:超音波のジャグリング制御技術
5:超音波解析シミュレーション

6:洗浄ブース
7:実験データの解析
8:2種類の超音波による表面改質
9:超音波による霧化方法
10:現状の超音波洗浄機への液循環装置の追加改良

11:超音波専用水槽による新しい洗浄システム
12:ガラス評価の新技術
13:超音波システムの液循環に関する資料
14:超音波の騒音対策
15:超音波伝搬測定解析資料

16:超音波伝搬状態の測定<< 出張サービス >>
17:デモンストレーション
18:新しい超音波洗浄資料
19:新しい超音波システムの制御 (ジャグリング制御)
20:安定した超音波の利用技術

21:超音波水槽の改良
22:超音波の伝搬解析
23:均一な超音波照射
24:超音波専用水槽の設計・製造
25:洗剤と超音波

26:複数の超音波の利用
27:超音波伝搬状態の測定
28:指を伝わる超音波の伝搬測定技術
29:解析手法の有効性検証
30:新しい超音波洗浄器(機)の利用方法

31:空中超音波の伝搬技術
32:超音波(水槽液循環)システムの設計・製造・販売
33:ポケット魚群探知器を利用した超音波伝搬
34:超音波伝搬技術
35:超音波セミナー

36:工学講座(個別セミナー)
37:配管を利用した超音波技術
38:超音波による部品検査技術
39:料理・食品に対する身近な超音波利用技術

40:水道の蛇口に取り付けた超音波利用技術

41:2種類の超音波を利用した、超音波システム

42:超音波(非線形性の効果)の利用技術
43:超音波<液循環制御システム>

44:超音波測定制御システム
   水槽に振動子を取り付けることで、
   水槽内の超音波の状態を測定することができます
   その状態に対して、適切に液循環量を制御することで
   超音波のコントロールが可能なシステムが構成できます
   目的の対象物に適切な
   「乳化・分散・洗浄・改質対応システム」です
   ナノレベルの分子対応も可能です

45:カーボンナノーチューブ(CNT)の水溶媒への分散装置
   対象の分散のダイナミック特性に適応した
   超音波照射により
   効率的な分散性能が得られます

************************


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非線形性超音波照射技術 043

2017-09-12 20:56:54 | 超音波システム研究所2011

非線形性超音波照射技術 043

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非線形性超音波照射技術

この動画の

 超音波伝搬状態は

 目視や音圧レベルでは把握が難しい状態です

強いキャビテーション(40kHz-500kHz)が発生しています

音響流・加速度効果も発生しています

ポイントは

 一定のバラツキの範囲での

 サイクリックに、各種の効果が発生しています

超音波テスターによる

 音圧データの解析により

  上記の状態を実現させる

  非線形効果が確認できます

注:専用水槽、振動子の設置方法、液循環により

  最適化させています

超音波システム研究所
 ホームページ  http://ultrasonic-labo.com/
 



 


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<超音波システム研究所 ultrasonic-labo>

2017-09-12 20:49:58 | 超音波システム研究所2011

超音波伝搬状態の測定解析(超音波テスター




超音波の音圧データ解析
 R(フリーソフト)の統計処理ソフトに含まれている
 時系列データに関する各種解析方法を利用しています

複雑に変化する超音波の利用状態を、
 音圧や周波数だけで評価しないで
 「音色」を考慮するために、
 オリジナル製品(超音波テスター)による
 測定(時系列)データの自己回帰モデルを
 応用した解析手法で
 評価・応用しています




統計数理に基づいた
 実験を繰り返しながら
 超音波の論理モデルを検討しています

<統計的な考え方について>
 統計数理には、抽象的な性格と具体的な性格の二面があり、
 具体的なものとの接触を通じて
 抽象的な考えあるいは方法が発展させられていく、
 これが統計数理の特質である




解析例
 BURG法
 YULE-WALKER法
 HOUSEHOLDER法
 GOERTZEL法・・・・・によるスペクトル解析

解析技術
1)多変量自己解析モデルによるフィードバック解析結果で
 超音波の安定性・バラツキ・・について検討します




2)インパルス応答特性・自己相関の解析により
 水槽・振動子・治工具・・の影響による非線形現象の検討を行います




3)パワー寄与率の解析により
 超音波(周波数・出力)、水槽、液循環・・
 の最適化に関する検討を行います




4)その他(表面弾性波の伝搬)の非線形(バイスペクトル)解析により
 対象物に合わせた、洗浄・攪拌・分散・改質・・・
 の検討を行います




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とで実現しています。

具体的な超音波伝播周波数の状態により、
 解析の有効性(相互作用・・)を考慮する必要があるため
 すべてに適応する設定はありません。
 (事前のシミュレーション検討を行っています)





<<超音波システム研究所>>
ホームページ  http://ultrasonic-labo.com/

音圧測定装置(超音波テスター)の標準タイプ
 http://ultrasonic-labo.com/?p=1722

音圧測定装置(超音波テスター)の特別タイプ
 http://ultrasonic-labo.com/?p=1736

新しい超音波(測定・解析・制御)技術
 http://ultrasonic-labo.com/?p=1454

超音波(論理モデルに関する)研究開発資料
http://ultrasonic-labo.com/?p=1716




物の動きを読む(統計数理)
http://ultrasonic-labo.com/?p=1074

超音波コンサルティング
http://ultrasonic-labo.com/?p=2187

複数の超音波プローブを利用した「測定・解析・評価」技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=3755






超音波の統計処理(基礎解析データ)

 Ultrasonic analysis 
http://youtu.be/2AD8jn-OeLc

http://youtu.be/yHe050kvbRY

http://youtu.be/ll3702qSetw

http://youtu.be/kYFW4nPivuc

http://youtu.be/y1WDzB0oS2s

http://youtu.be/c92O7tqOktg

http://youtu.be/VOcOzyrT4uA

http://youtu.be/GeXtGWUgEhU

http://youtu.be/YoiT5_5G6l0




超音波データの統計処理

(多変量自己回帰モデル解析) 

http://youtu.be/30WSjkiBhbI

http://youtu.be/q9caJGWKkYk

http://youtu.be/utECtIBKBY4

http://youtu.be/tq53AIjyEA4

http://youtu.be/U4Dk6hSHF1E

http://youtu.be/8ln7ux4FaPk

http://youtu.be/4Idfb5VQvVA

http://youtu.be/hcQ49j2cKew

http://youtu.be/hR9bkqSNRec

http://youtu.be/xJ-nbhfEQQo













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音響流

2017-09-12 20:49:37 | 超音波システム研究所2011

超音波システム研究所は、
定在波の測定・解析・制御技術を応用して、
超音波伝播現象における「音響流」を測定・制御する技術を開発しました。
今回、この技術をさらに発展させて、
 対象物の状態(形状・材質・表面・・)による
 「音響流」を目的(洗浄、攪拌、反応、改質、・・)に合わせて
  制御して利用する方法を開発しました




今回開発した技術は、
 複数の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する場合、
 高調波による超音波の伝搬状態を
 効果的に利用(制御)することが可能になります

 従って、(目的に対して)有効な超音波伝搬状態
 (パワースペクトルのダイナミック特性(注))が実現しやすくなります。

注:音響流に対する、超音波システム研究所のオリジナルパラメータです

 これは、洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して
  効果的な伝搬状態を検出・確認出来る、ということで大変有効です

 さらに、定在波の制御と組み合わせることにより、
 キャビテーションと加速度の効果を
 目的に合わせて
 幅広い範囲で制御する方法に発展しました。
 具体的には、
  超音波の各種設定・治工具・・の条件が明確になりました。


 オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
 様々な事例について
 表面状態の「音響流による変化・・」による効果を多数確認しています。




■参考:技術の背景

(サイバネティクスはいかにしてうまれたか
  ノーバート・ウィナー著 みすず書房 1956年 より)

 ・・・・・・
 理想的には、単振動とは遠い過去から遠い未来まで時間的に
 不変に続いている運動である。
 ある意味でそれは永遠の姿の下に存在する。
 音を発したり、止めたりすることは、
 必然的にその振動数成分を変えることになる。
 この変化は、小さいかもしれないが、
 全く実在のものである。
 有限時間の間だけ継続する音符はある帯域にわたる多くの
 単振動に分解することができる。
 それらの単振動のどれか一つだけが存在するとみる事はできない。
 時間的に精密であることは
 音の高さがいくらかあいまいであることを意味し、
 また音の高さを精密にすれば必然的に時間的な区切りがつかなくなる。
 ・・・・・・・

 ・・・・・・・
 こうして、サイバネティクスの立場から見れば、
 世界は一種の有機体であり、そのある面を変化させるためには
 あらゆる面の同一性をすっかり破ってしまわなければならない
 というほどぴっちり結合されたものでもなければ、
 任意の一つのことが他のどんなこととも同じくらいやすやすと
 起こるというほどゆるく結ばれたものでもない。
 ・・・・・・・

****************************************
超音波システム研究所
  http://ultrasonic-labo.com/
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間接容器と定在波による音響流とキャビテーションのコントロール
http://ultrasonic-labo.com/?p=2462

液循環による超音波の非線形制御技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1428












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川の流れの観察・実験 No.280 (波の問題)

2017-09-12 20:49:13 | 超音波システム研究所2011

川の流れの観察・実験 No.280 (波の問題)

川の流れを観察しています
To observe the flow of the river

**************

・・・・

波の問題は

 明らかに平均と統計の問題であり、

 この意味でそれは

 当時勉強していた、ルベーグ積分と密接に関連していた・・・・

 

私は、自然そのものの中で

 自己の数学研究の言葉と問題を

 探さねばならないのだということを知るようになった。

 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

  ノーバート・ウィナー著 「サイバネティクスはいかにして生まれたか」 より


超音波利用に関して

  ノーバート・ウィナーの視点を持ちながら

 流れの観察経験(注)により
 音響流を直感的に
 とらえられると考えています

注:くりかえし
  超音波と
  流体の変化(流れ、渦、波・・)を
  観察して  
  イメージを修正しながら
  音響流に関する論理モデルを考え続けます

  1年ぐらい経過してくると
  ぼんやりと、洗浄物に対する
  音響流の影響がわかります

  対処を繰り返すと
  音響流に対する対象物固有の現象が
  流れを見て感じるようになります

  現在は、次にステップとして
   非線形性を含めた
   各種要因の寄与率を
   とらえたいと考えています

 

超音波システム研究所
ホームページ  http://ultrasonic-labo.com/

 


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テオドール・シュベンク(1910-1986)<超音波システム研究所 ultrasonic-labo>

2017-09-12 20:48:52 | 超音波システム研究所2011

テオドール・シュベンク(1910-1986)

流れる水は「絶えず球の形態に戻ろうと努めている」

『感覚できる混沌』(邦題は『カオスの自然学』工作舎、1986年)より




















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超音波工学と応用技術

2017-09-12 20:48:29 | 超音波システム研究所2011
書籍「超音波工学と応用技術」について

本書は
専門外の広範な技術者を対象とする
超音波工学についての適切な参考図書が無いために、
今日まで超音波のもつユニークな可能性が十分活用されていないことを考慮して、
本分野の著名専門家たちが著述した、
全国の技術系大学学生や大学院学生とまた研究開発担当者や現場技術者のための
最初の貴重なバイブル的参考書である。

ベ.ア.アグラナート エヌ.エス.ハフスキー 他 著・邦訳
●15,000円・A4判・296頁 新日本鋳鍛造出版会

主要内容 

*自由振動と波 
*有形物体の自由振動 
*減衰振動と強制振動
*衝撃波の形成 
*放射圧
*音響流
*キャビテーション 
*超音波振動源
*有用鉱物の選鉱プロセスでの超音波作用の利用
*富化に先立つスラリーの超音波処理
   鉱物粒子の表面膜と反応皮膜の音響分散
*周波数領域の異なる音場の同時作用による超音波微粉砕プロセスの制御
*超音波場内の湿式冶金プロセスの強化 
*液体金属の超音波処理の基礎
*強力超音波場内での溶融物からの気体及び固体非金属介在物の除去機構
*金属及び合金の超音波アトマイジング 
*晶出過程にある金属の超音波処理の基礎 
*超音波場内の非鉄金属及び合金の連続鋳造
*超音波キャビテーションを使っての複合材料の作製 
*超音波分散と水撃加工 
*超音波清浄 
*高純度金属及び半導体の作製時の超音波の採用 
*半導体材料方面の超音波処理 

この書籍が100%正しいとは思いません、
時代と技術の進歩によるものもありますが、間違いもあると思います

しかし、
この書籍の中はほとんど実験方程式と実験状態を説明する図です、
少なくとも実験による確認が行われたと思われます

このことを検討していくと
新しい実験と応用が生まれると感じています

特に、
超音波関係者からは「だめだ」と言われるような実験や方法論もあります(注)

私はこれからも
この書籍を参考に新しい実験を続けたいと思います

それはこの書籍には、
ソ連(当時)の研究者による
実験や理論に対する考え方が現れていると感じるからです

特に、
未知の領域あるいは複雑な事象に対して探求していく力強さは大変参考になります

注:この方法を応用することで従来の25%以下の出力で2倍以上の音圧状態を発生させました
















 

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カルノー・サイクルの経緯のように

2017-09-12 20:48:07 | 超音波システム研究所2011
カルノー・サイクルの経緯のように

技術の進歩が科学の進歩を促進する。
 (科学と技術の工学的な関係)
こういった関係が「超音波の利用」には必要(注)な気がします
注:実用や応用には多くのパラメータの適切なバランス感覚が必要
特に、設計を考慮に入れた観察が行えるようになるための
経験と直感の訓練により、本質的な発見やアイデアが生まれると思います




コメント:
実用と言う制約と、
興味深い現象の中から、適切な開発・設計を行うことは
開発者の人間性によるところが大変大きいと思います
諦めずに、粘り強く努力する根拠には、「困難を乗り越える喜び」と
それを理解してくれる
「第三者(歴史的、あるいは競合者、理解者)」があると考えています



カルノー・熱機関の研究

REFLEXIONS SUR LA PUISSANCE MOTRICE DU FEU ET SUR LES 
MACHINES PROPRES A DEVELOPPER CETTE PUISSANCE
著者 サヂ・カルノー 訳者 広重徹


物理学における重要な基本法則、
熱力学の第一法則、第二法則が、ともに、
物理学の専門家でない医師マイヤーと工兵士官カルノーとによって、
それぞれ血液の研究、熱機関の効率の研究から導かれたことは科学史上、
特筆に価することであろう。

本書は、サヂ・カルノーの
画期的な研究が発表された唯一の論文
『熱の動力についての考察』ならびに
『数学、物理学その他についての覚書』の原文に忠実な翻訳と
訳者の懇切な注、弟イポリット・カルノーによる伝記と思い出、
さらに、カルノーの研究が科学・技術の歴史の中に占める位置に焦点をあてた、
熱力学の歴史的背景についての訳者による解説から成っている。

カルノーの仕事が注目されるのは、
まず第一に、その物理学(熱力学)への貢献の大きさと、
複雑な実際問題のなかから
最も本質的な関係を抽出し
理論を構成していく手腕の鮮やかさによる。

さらに、とくに彼が注目を惹くのは、
その熱機関の研究こそ産業時代の科学の始まりであり、
かつみごとな典型だからである。

科学が技術と本格的に結びつき、
その結果として、
今日われわれが見るような内容と形式とを具えた科学が形成されたのは、
ほぼ19世紀中葉のことであり、
カルノーの研究は、その最も早い大きな成果であった。

そしてまた、カルノーその人が
産業時代の科学を担うにふさわしい資質、性向、思想の持主であった。

本書は、これらのことを十分に示してくれるであろう。
今日、19世紀以来の科学技術文明の人間的意味と行末とが深刻に問われている。

この問を実りあらしめるために必要なことの一つは、
産業時代の科学というものをさらに深く、
具体的に検討することであろう。

その意味でも、カルノーの生涯と業績は省みるに値するであろう。






目次

はしがき  広重徹

I 熱の科学と技術―熱力学の歴史的背景 広重徹
II-1 火の動力についての考察  サヂ・カルノー
II-2 数学、物理学その他についての覚書  サヂ・カルノー
III カルノーの生涯  イポリット・カルノー

株式会社 みすず書房








 

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