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

ultrasonic wave<ものづくりに必要なこと>

2018-09-15 06:45:27 | 技術説明

ultrasonic wave

岡 潔」のことばより考えた

ものづくりに必要なこと

 

心の世界

を見ればが笑みかけていると思い、

小鳥を聞けば小鳥の声が呼びかけていると思う。

他がんでいればしく、

他がしんでいればしく、

みんなのために働くことに無上の幸福を感じる。

なんの疑いもない。これが心である。

・・・・・

人には心が二つある。そして二つしかない。

一つは心理学の対象となっている心であって、

この心は、私を入れなければ動かないし、

わかり方は必ず意識を通す。

これを第一の心ということにする。

欧米人は太古以来、この心しか知らないのである。

 

第二の心は頭頂葉に宿っている。

これは無私の心である。

わかり方は意識を通さない。

 

 第一の心は、心理学者は知らないだろうが、

本当は物質的自然界全体に及んでいる

 

自然科学者の暗黙の自然の説明が、

初めに時間・空間があると思うのはそのためである。

 

 人は本当は

第二の心の中の

物質的自然界の中に住んでいるのである。

私たちは無量の情緒に包まれた

物質的自然界の中に住んでいるのである。

 

コメント

正しいとか正しくない以前に

自分の思考について、

アイデンティティをしっかり持つことの重要性と、

考える深さを教えられるように思います

 

人が何かを考えることはどういうことなのでしょうか

アイデアは第一の心では発明でしょうが

第二の心では発見(あるいは 無)でしょう

 

心の自覚自分の場所にしっかり落ち着かせることで

安心した状態で、物事に取り組めると考えています

 

毎日の積み重ねを続けていきたいとおもいます

ものづくりの背景には

ここまでの思考が必要だと考えています

 

 

 

 

 

 

また、数学と物理は似ている

と思っている人があるが、とんでもない話だ。

 

職業にたとえれば、

数学に最も近いのは農業だといえる。

 

種子をまいて育てるのが仕事で

そのオリジナリティーは

「ないもの」から「あるもの」を作ることにある

 

数学者は種子を選べば、

あとは大きくなるのを見ているだけのことで、

大きくなる力はむしろ種子の方にある。

これにくらべて理論物理学者むしろ指物師に似ている。

 

人の作った材料を組み立てるのが仕事で、

そのオリジナリティーは加工にある。

理論物理学者は、ド・ブロイ、アインシュタインが相ついで、

ノーベル賞をもらった一九二〇年代から急速にはなばなしくなり、

わずか三十年足らずで一九四五年には原爆を完成して広島に落とした。

 

こんな手荒な仕事は指物師だからできたことで、

とても百姓にできることではない。

いったい三十年足らずで何がわかるだろうか。

わけもわからず原爆を作って落としたに違いな

いので、

落とした者でさえ何をやったかその意味がわかってはいまい。

 

独創するために心境を用意することがどんなに手間のかかることか。(岡 潔)

 

 

工学的なことについて

コメント

工学は現実的なバランスを設定して

実際にものづくりを行うと言う

大変な作業であり、山積みの課題に対する

責任をもった妥協の産物だと思います

 

技術者が技術を広めるために必要な事柄について

 

それは「技術への情熱・信念」と

 

現実的な態度・判断力・責任感

 

決断を下すには、当然「信念」がなければならない。

結果を十分認識した上での「冷静な判断力」も欠かせない。

しかし、その実行のためには、周囲の同意を得なければならない

そこで説得の作業が必要になる

では、相手を説得する上で大事なことは何か。

情と理」が尽くされたものではないか。

 

・・情熱、人の心をつかむ何か、信念、魂、魂の揺さぶり

・・論理的思考、整合性、理性的な判断

 

コメント:最近はこのようなことが大切な気がしています

 


 


第19回 超音波技術の説明<統計的な見方の重要性>

2018-09-09 14:55:58 | 技術説明

超音波システム研究所

 

 

第19回 超音波技術の説明<統計的な見方の重要性

サイバネティクスはいかにして生まれたか N.ウイナー著 より

・・・・

装置が敏感になればなるほど、

それはますます不安定になる。

これはある種の誤差を引き起こす

この誤差は、不精密による誤差とは種類を異にするが、

重大な誤差である。

・・

不精密さによる誤差と、不安定さによる誤差との釣り合いは、

統計的な基礎に基づいてのみ計算できる性質のものである。

・・・・

こういう計算方法が

 いかに自然な計算方法であることだろうか!

 以上   第19回 超音波技術の説明

上記の内容について
  興味のある方はメールで連絡してください
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量子力学と代数幾何を利用して

2018-08-28 17:28:10 | 技術説明

超音波振動子の設計

 

量子力学と代数幾何を利用して
超音波を工学的に見直す
   (超音波の哲学を追求するために!)


基本的な特性を正しく理解(認識)することがベースです!
分散・非分散や減衰特性などは適応する材料や流体により変わります
さらに各種の境界部分になるとどうなっているのかわかりません

よく見て考えるしかないとおもいます
よく見て考えることが
新しい利用方法になるとおもいます

そのときに、量子力学を少し勉強しておいたほうが
考える効率が高くなるように考えています!!!

超音波の安定した使用が可能になった現状では
次のステップとして解析による新たな展開が必要だと考えました

本格的な、熱・流体・音波の性質としての超音波を追求するときだと思い
数学的なステツプを応用して
「ホモロジー代数」を主体とした新しい手法を試してみたいと研究しています

そこで、複数の論理を共有化した開発に
工学的な固有の個人に依存した方法があるように感じています

追記1
複雑な流体の現象に、超音波の性質を当てはめていく作業が
面白い可能性を生み出しています
蒸気(熱を持った湿った空気)の複雑さは新しい可能性が本当に大きいと思います

追記2
0.自分の問題を持つ意識
1.自分の問題を持つこと
  問題を見つける
  問題を生み出す
2.自分の問題を認識する
  問題そのものの把握・理解
3.検討の継続
4.集中したり忘れたりしている状態でも
  無意識に考えている
・・・
上記のすべてが、同時にあるように思います
ですから問題を表記するには単語や名詞の羅列が適切なように感じます
補足としては「矢印」や「色」などの利用もあるとおもいます

 

 


脱気装置を利用しないで超音波の減衰を小さくする方法

2018-08-28 06:48:16 | 技術説明

脱気装置を利用しないで
超音波の減衰を小さくする方法

1) 洗浄液が淀まない洗浄水槽を使用する

2) 機械構造としての強度について、
   特別に弱い部分のない洗浄水槽を使用する

3) 洗浄液の分布を均一にする
  (Do濃度、液温、流速 等)

4) 振動子の一部に
   集中して洗浄液がぶつかるようにする

5) 超音波の周波数と出力にあわせた液循環を行う

6) 以下の手順に従って操作する
     6-1)液循環をすべて停止する
     6-2)振動子に流す液循環の開始と
         超音波の発振を同時にする
     6-3)高い音圧が発生しない場合は、
         振動子に流す液循環を停止して
         超音波の発振を2-3回繰り返す
    (繰り返す場合、
     水面が出来るだけ静止状態になってから行う)

     6-4)超音波による
         高い音圧が実現してから、
         本格的な液循環を開始する

注:
上記の1,2)は洗浄水槽、 
   3)は洗浄液、
   4,5)は液の流れ、 
   6)は制御に対する取り組みです、

   これらの関係バランスが最適化された場合に
   効率的な超音波の状態が起こります

  均一で高い音圧の発生理由については、
  音響流とキャビテーションを
  効率的なバランスで利用することから
  起こっていると考えます

(私は音響流とキャビテーションの
 バランスを最適化するために
 液循環の経路と流量の調節を行いました)

これまでの実験で、
上記の方法による技術を確立しました、

 このような研究により
 本当に新しい
 固有の目的に適した超音波の利用(洗浄)方法が
 検討できると考えています

最近の具体的な応用例
 分散装置
 化学反応装置
 気体の空中振動測定装置
 ・・・・




超音波振動子を利用した測定no.13

2018-08-21 18:55:51 | 技術説明

超音波振動子を利用した測定no.13


超音波に関する伝搬解析資料を紹介します

 一つの実験解析例です

注:水槽構造(改良含む)と超音波による
  複雑な関係性がありますので
  測定・解析により
  条件設定を調整することで
  超音波の制御が可能になります

特に、複数の条件を解析すると
   水槽による影響が非常に大きいことがわかります



超音波専用水槽の測定解析

2018-07-08 13:55:38 | 技術説明

超音波専用水槽の測定解析技術の応用例を紹介します

<<コメント>>

 現状では、多くの場合、超音波「発振機・振動子」よりも

 超音波水槽と液循環の見直しで、

 超音波の利用状態を大きく改善できます

  

   超音波メーカの違いを効果的に利用するためには

   測定解析により、振動子の特徴を明確にする必要があります

   キャビテーション・加速度を
    目的に合わせて利用する必要があります

   超音波振動子の特徴(注)に合わせた

    液循環・冶工具・対象物

          のバランスが重要になります



   注:振動素子のタイプによる、
     超音波振動の違いは論理的にはないのですが

     実際には、異なる特徴により
      キャビテーション・加速度の変化が異なります

     電気ひずみ、磁気ひずみ、水晶発振・・・の特徴を

     <測定・解析>することで、
      キャビテーション・加速度を調整できます

     具体的な事例があります

     詳細は超音波システム研究所にメールでお問い合わせください

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  超音波システム研究所 
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衝撃波のリーマン理論

2018-06-18 17:03:34 | 技術説明

超音波

 

この動画の

 基本技術は以下の説明にある

 高調波を利用しています

 

 容器と制御の組み合わせにより

 目的に合わせた利用技術に発展しています

 

このような展開が起きた理由は

 下記のような説明資料により

 実験・確認を途中でやめることなく

 すすめられたことが最も大きいと感じています

 

その意味で

 大変感謝しています

 

以下資料

 

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柘植俊一(つげ・しゅんいち=筑波大名誉教授、航空宇宙工学専攻)のエッセイより

昭和7年(1932年)4月1日生。

昭和29年東大工学部電気工学科卒業。

昭和34年大学院数物系研究科航空学専攻終了。

昭和35年防衛大助教授。

昭和44年NASAエイムス研究所上級研究員。

昭和54年筑波大学構造工学系教授。

20030621日 心筋こうそくのため死去 )

 

衝撃波のリーマン理論

「オートバイや自動車の排気管がある条件下でギーンといった金属音を出すことがある。いわゆるバリ音であるが、これの実体が実は衝撃派と化した音波である、という事実を明らかにしたのは日産自動車中央研究所のチームである。」

「周期的に吐き出されるエンジン排気が排気管の中を伝わるにつれ、正弦波がリーマンの理論に従って変型し、ある距離に達すると鋸の尖った刃が形成される。このことは、音響学でいうところの高次の(周波数の高い)音調波が作り出されることなのであるが、現実の排気管の中のこの波形のうつり変わりを実測した日産チームは、シンセサイザーを用いてこの測定波形を再現してみた。」

 

「その合成音を実際に聴いてみると衝撃波が形成される直前までは単なるノイズであるのが、その直後ではギーンという半金属音に変るのがはっきり認識される。人間の耳の鋭敏なこと、驚くばかりである。波形を目で見たのではその差異は全く明らかではないのである。」

 

そして、ついでに柘植は、耳の感度はオングストローム単位の大きさで振動させる微弱な振動でも人間の耳は感知するほどであると注意する。

 

「ついでながら人間の耳がどのくらい感度がよいか、という例をあげておくと、鼓膜をオングストロームの大きさで振動させる程度の微弱音響振動が、人間には聞こえることがわかっている。オングストロームとは、水素分子の大きさ程度である。まことに、人間は誰もが地獄耳というべきで、だから騒音問題というのが、いかにやっかいな代物かがわかるのである。」

 

次に、柘植は血圧測定の話に進む。血圧測定の時に医師や看護婦が、血圧計についているカフというものを腕に巻きつけ、耳に聴診器をして、その先をカフの下にいれる。そして、音を聴きながら、カフの圧力を下げていき、その時に音が聞こえては消えるところで、最高血圧、最低血圧を決める、という方法で血圧を測定する。これは皆さん良く知っていることだろう。この時の音を「コルトコフ音」というのである。

 

柘植によると、この原理の科学的な理由が分ったのは、ごく最近のことである。

「腕にカフを巻きつけ、締めつけた血管内の音(コルトコフ音)を聴診器で聴くだけで血圧が測れる、というのは診療技術の中でも最高の切れ味をもつアイデアだ、と私には思われるのであるが、実はこのコルトコフ音というものの正体がわかったのはごく最近のことで、これも衝撃波のなせるわざだ、とつきとめたのは当時まだ部屋住みの身であった清水優史博士(現東工大制御工学助教授)である。

 

「血管内の血流も、排気管内の排気流も、ともに脈動流である点で同一である。その脈動流は音速で伝わるが、それが前者では血管の断面積の広いところでは早く、狭いところではおそく伝わるのである。そこで血管の中に狭窄部を作ってやると、急に小さくなった伝播速度のために、ちょうど赤信号でせきとめられた車の流れと同じで、そこに急勾配の質量体積部分--衝撃波--が生じる。それが排気管中ではバリ音となり、血管中ではコルトコフ音発生となる、というのが清水博士の推論で、これは、静水タンク(カフに対応する)中におかれたシリコンゴムチューブ(血管に対応する)に脈動流を送るという高校の物理実験レベルの簡単な装置による実験結果と見事というほかない一致を示すことで実証された。」

 

そこで、これらをまとめておくと、次のようになるだろう。

 

脈動流∥  水流  | 血流   | 排気流  | 車の流れ

――――――――――――――――――――――――――――――――――――

脈動流∥ 水の音速 |血流の音速 |排気流の音速| 車の流れの速度

の音速∥      |      |      |(法定速度)

――――――――――――――――――――――――――――――――――――

外圧 ∥ 水タンク | カフ   | 排気管の形| 信号、傾斜や幅

――――――――――――――――――――――――――――――――――――

場所 ∥ゴムチューブ| 血管   | 排気管  | 道路

――――――――――――――――――――――――――――――――――――

決めて∥ 断面積  | 断面積  | 断面積  | 道路幅

――――――――――――――――――――――――――――――――――――

音速 ∥    断面積の広い(狭い)      |道路幅の広い(狭い)

変化 ∥    ところで早い(遅い)      |ところで早い(遅い)

――――――――――――――――――――――――――――――――――――

衝撃波∥ 衝撃音  |コルトコフ音| バリ音  | 交通渋滞

――――――――――――――――――――――――――――――――――――

 

最後に、柘植はこの一節をこう締めくくる。

「以上の二例は日本の基礎研究がヒタヒタと世界のトップレベルに迫る足音の響きのようなものである。前者は日本の民間企業の研究がこのような基礎研究にまで及んでいる、ということで成熟度をこれによって測ることができ、後者は、医療技術としてこうも古くからある問題(コルトコフの提起、1905年)に、どちらかというと後発の日本の基礎研究が、解決の糸口に先鞭をつけるまで追いついた、ということでともに喜ばしいことにちがいない。」

 

 

参考

 

柘植の「反秀才論」を読み解く 井口和基 著 有限会社太陽書房

 

反秀才論 (岩波現代文庫) 柘植 俊一 著 (2000/5)

 

流体の科学 上、中:柘植 俊一/著:日刊工業新聞社

 

 

 

 

 

 

 


超音波システム

2018-06-10 09:47:18 | 技術説明

超音波システム

 

<(超音波)論理モデルの作成について>
(情報量基準を利用して)

1)各種の基礎技術(注)に基づいて、対象に関する、

D1=客観的知識(学術的論理に裏付けられた洗浄理論)
D2=経験的知識(これまでの洗浄結果)
D3=観測データ(現実の状態)

からなる 「情報データ群 」、DS=(D1,D2,D3) を明確に認識し
その組織的利用から複数のモデル案を作成する

2)統計的思考法を、
  情報データ群(DS)の構成と、それに基づくモデルの提案と検証の繰り返し
  によって情報獲得を実現する思考法と捉える

3) AIC の利用により、様々なモデルの比較を行い、最適なモデルを決定する

4) 作成したモデルに基づいて洗浄装置・洗浄システムを構築する

5) 時間と効率を考え、以下のように対応することを提案します
5-1)「論理モデル作成事項(効果的な超音波洗浄技術について)」を考慮して
     「直感によるモデル」を作成し複数の人が検討する
5-2)実状のデータや新たな情報によりモデルを修正・検討する
5-3)検討メンバーが合意できるモデルにより装置やシステムの具体的打ち合わせに入る

上記の参考資料
ダイナミックシステムの統計的解析と制御:赤池弘次/共著 中川東一郎/共著:サイエンス社
生体のゆらぎとリズム コンピュータ解析入門:和田孝雄/著:講談社 

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超音波システム研究所 ultrasonic-labo

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超音波洗浄にとっては、
 目的に適した表面の実現が問題で、
 単純な洗浄評価よりは更に詳しく
 利用目的における評価・トラブル・・・の
 安定性・ばらつきが問題になります。
この場合は目標を目指しての一回の洗浄プロセスの効果として
 その関連データを測り、その散らばり(分布)について確率を求めます。

対象の中で特定の特性を持つ物の数を表す数値は
 古くから統計と呼ばれて来ています。
そこで、多数の結果の中で一定の値
 (正確にはその近傍の値)が現れる確率を検討する方法を
 統計的な見方と呼びます。
超音波洗浄の改善・効果を考える場合には、
 洗浄の結果・評価(数値化)の方向と
 効果(不具合やトラブル・・の改善)についての統計的な検討が必要になります。

ここまでの話は常識的なものですが、
 ここから更に一歩踏み込んで洗浄の動き自体の検討に進みます。
この場合は、効果的な洗浄事例に従ったりして
 その結果を統計的に確認するという方法だけではなく、
 洗浄を生み出す条件<洗浄物・数量・洗浄時間・・・>と
 超音波の動きの構造<音圧・変化・キャビテーション・・・>を
 数値・図形・・・で捉えることが必要になります。

ところが、洗浄を生み出すシステムの仕組みは、
 社会の仕組みのように無数の部分の繋がりで出来上がっています。
この複雑なシステムの動きを、
 その構成部分の動きの総和として捉えようとするのが統計的な見方です。
この場合、最終的には超音波の洗浄物への動きを生み出すための
 単純化したイメージが必要になります。

このイメージの構築の基本要素は、超音波の仕組みの知識と、
 これまで強調して来た最終的な超音波洗浄に関する動きの目的意識です。
これらによって試行錯誤的にイメージの改善を進めることになります。

こんな面倒な話は聞きたくもないと思うかも知れませんが、
 「天は自らを助けるものを助ける」と言うように、
 超音波洗浄は人から教えられるものだけでは不十分で、
 自分で考えて仕上げることが不可欠です。

その場合に「統計的な見方の有効利用」が成功へのキーワードになります。


 


超音波システムの技術 no.118

2018-05-22 18:15:53 | 技術説明

超音波システムの技術 no.118

 

水槽の設置は、水槽底面の振動を有効に利用するために大変重要です

水槽底面の振動を有効に利用すると超音波の音圧が高くなることで、

水槽の強度が問題になります

つまり、最適設計が必要になります

主要な設計パラメータは以下の通りです

 1:超音波(周波数・出力)

 2:水槽構造(超音波の音圧変化も考慮に入れる)

 3:洗浄液(液の劣化も考慮に入れる)

 4:水槽設置

 5:超音波設置(水槽の振動子(板)設置位置の問題)

 6:液循環(液全体の交換頻度も考慮に入れる)

 7:洗浄物

 8:洗浄治具

 9:音響流とキャビテーションの洗浄効果(あるいは洗浄実験結果)

 

設計上は少なくとも上記のパラメータについて設計思想を明確にする必要があります

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超音波美顔器で超音波照射(1MHz)した様子です

2018-04-28 10:42:44 | 技術説明

超音波美顔器で超音波照射(1MHz)した様子です

ガラスを取り付けた
 超音波美顔器で超音波照射(1MHz)した様子です

超音波とガラスと水のバランスにより
 効率のよい超音波伝搬状態を実現させた様子です

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<超音波の応用を検討するためのモデルについて>

以下のような資料を参考にして検討しています


現実の問題処理・経験の蓄積

第22 回京都賞記念ワークショップ 基礎科学部門
 「統計的推論とモデリング」 赤池弘次 より抜粋


・・・・
 この式は、情報量I(Q:P)が
 真の分布QとモデルPの平均対数尤度の差であることを示し、
 ある人が、観測値x に関する
 モデルP の対数尤度logP(x)をP のQ への近さの測定値と
 して繰り返し利用すれば、
 その平均が情報量を定義する量に収斂することを示す。

 このことは、真の分布がその人だけに固有のものであっても、
 logP(x)はP の良さを判断する量として
 彼にとっては合理的な選択であることを示す。

 更に、真の分布が社会的にただ一つに決まるという場合には、
 多くの人に繰り返し利用される場合の平均は
 同じ量に素早く収斂するであろう。

 これは対数尤度の間主観性(注:補足)を説明するものであり、
 これが対数尤度に基づく統計的推論に一種の客観性を与える
 とみなされる(2)。

 この見方から、情報量I(Q:P)を、
 モデルP の質を評価する規準、
 すなわち情報量規準とみなすことができる。

注:補足
「相手の立場になって考えてみる」=「間主観性」

 

 統計的推論は何らかのモデルを利用して実行される。

 モデリングの仕事は
 心身の働きによって遂行される知的な活動であり、
 対象のイメージを心に抱くことから始まる。

 このようなイメージは、
 関連する客観的知識、経験的知識、
 および観測データの蓄積と適切な使用がなくては得られない。

 この場合には、
 必ずしも数学的表現で記述されない、
 あるいは計算機で取り扱えない状況での
 イメージやモデルの構築を
 効果的に指導する原理の展開が必要である。

 筆者の見方によれば、
 このような研究の素材は
  現実の問題処理の経験の蓄積によってのみ獲得される

<イメージとモデルの関係>
 ロダンは別の話で、これを裏付けるかのように、
 時間的動きのイメージを生み出す要領として、
 体の各部の刻々の形の接続によって
 動きを表現することを説明している。

 これを動きのモデリングの立場から見ると、
 イメージ構成の基本要素が、
 対象の各部の
 「安定な静止状態からの逐次的変位の系列」
 によって与えられることを示すものと見ることができる。

 一瞬の姿をこの基本的要素の繋がりに
 分解して捉えることにより、
 初めて動きの解読が実現し、
 動きの内容の把握と伝達が可能になる。

 これは優れた芸術的活動に見られる、
 高度に知的な情報処理の実態である。

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