超音波実験no.１３６

超音波実験no.１３６


パソコン・超音波振動子・オシロスコープ・Japanino・・・
を利用した計測制御技術に関する、
超音波実験での「超音波伝搬信号」です

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超音波の伝搬状態を利用した
　　　　「表面状態の計測・解析技術」を開発
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超音波システム研究所は、
超音波振動子と発振回路による
　全く新しい、オリジナル技術として、
　超音波の伝搬状態を利用した
　「表面状態の計測・解析技術」を開発いたしました。

今回開発した技術の応用事例として、
　各種部品・材料の表面を伝搬する超音波解析により、
　表面の特徴（応力、キズ、表面処理状態など）や
　性質（均一性、材質、製造方法、構造など）
　　を検出することが可能となりました。

超音波照射技術_no.1

超音波照射技術_no.1


新しい超音波システムの制御 （ジャグリング制御）

新しい超音波システムの制御を紹介します

この制御は簡単で、非常に効率が高いので是非利用してください

特許申請は行いません

（インターネットで公開し類似の特許が登録されないようにしています）

問い合わせは「　超音波システム研究所　」にお願いします



＜新しい超音波システムの制御 ！！＞

＜＜　シャノンのジャグリング定理の応用　＞＞



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）



上記のシャノンの定理を超音波システムに応用（適用）します



ポイント

システムを

「時間で移動するボールのジャグリング状態」

として捉えることが重要です



　トレードオフの関係にあるパラメータを

　　適切にバランス運転することを可能にします



　通信の理論を考えたシャノンが

　　ジャグリングの理論を考えた理由も

　　そこにあるように思います



注１）情報量基準を用いた時系列データの

　　　多変量自己回帰モデルによる解析

注２）新しい発想ですので、

　　　特許による制約等はありません、

　　　自由に応用発展させてください



　１５００リットル以上の水槽でも、

　２種類の周波数による５００ワット以下の

　１台の出力で

　制御により安定した強い均一な状態を実現しました



　簡単な実験で確認してください、

　溶存酸素濃度の絶対値は問題でありません、



　バランスをとればどの様な状態

　（天候や水槽等の環境）でも

　水槽全体に超音波が広がります



　不思議なくらい再現性と安定性がありますので

　実験で確認することを提案します



制御により安定した強い均一な状態を実現します

特許申請は行いません

自由に発展させてください

簡単で大変有効です、現状の超音波システムへの応用（問題解決）も可能です

（希望があればデモンストレーションを行います）

Ultrasonic System(Cavitation Control)

Ultrasonic System(Cavitation Control)


超音波伝搬状態の測定(超音波振動子、発振器の使用状態の調査）

振動子（1.6、2.5ＭＨｚ）と
デジタルオシロスコープ（50、１００ＭＨｚ）を使用して
統計処理（多変量自己回帰モデル解析）により
超音波の伝搬状態・利用効率を測定する

超音波伝搬状態と利用効率に対して、
超音波利用の目的が適切かどうかを確認して
改善・改良の検討を行うことが大切です

そのための、新しいパラメータとして
　「超音波伝搬状態と利用効率」という事項を考えました

　注：上記の測定は、超音波システム研究所独自の方法です(注２）
　　　　従来のポイントによる測定ではなく
　　　　時系列データ群としての解析を行うことで
　　　　複雑な伝搬状態に関する解析・検討を行うことが可能になりました

　注２：独自の測定により、超音波の新しい側面が見えてきました
　　　そのことを利用することで、
　　　　超音波の利用効率は目的に対して飛躍的に高くなります

　コメント
　　超音波の利用状況は大変効率が悪いと感じています
　　しかし、これまでの経験により、適切な対応で原因を改良すると(注３）
　　数倍から数十倍に超音波の利用エネルギーを高める
　　（あるいは使用エネルギーを数十分の一にする）ことが可能です

　　注３：簡単な対応（液循環や制御、水槽の設置方法　などを変更する）から
　　　　　システムの改良
　　　　　（間接水槽の利用、液循環構造の変更　超音波発振制御　など）
　　　　　といった幅広い改良・開発
　　
　　この効率的な利用が普及しない主要原因は次の４点だと感じています

　　　１：医療（超音波診断）や非破壊検査（超音波探傷）
　　　　　　のような集中的な超音波研究が行われている
　　　２：モノに作用させるので、弾性波動伝搬（参考　地震の研究　等）
　　　　　　に関する知識が必要である
　　　３：時間や環境変化の影響を考慮した解析
　　　　　　（時系列データの統計処理）が必要である
　　　４：一般論（単純な音響理論など）で判断するメーカの関係者が多く、
　　　　　本当に個別に確認して
　　　　　超音波の利用効率・利用状態と
　　　　　　目的の関係性を明確にしていない傾向が強い

　　以上のことから、超音波システム研究所として超音波が本来持っている

　　有効性を積極的に広げていきたいと考え
　　　コンサルティングを中心に設計・開発を行っていきます

お問い合わせはメールでお願いします
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超音波システム研究所
　　 http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/
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超音波＜照射＞技術no.７３

超音波＜照射＞技術no.７３


Ultrasonic Cavitation Control.
超音波の非線形性現象を利用しています。
Ultrasonic Sound Flow water effect.
＜＜超音波システム研究所＞＞

補足
　ステンレスの間接容器内の超音波伝搬状態の観察です
　動画の撮影ではよくわかりませんが
　写真にするとキャビテーションが確認できます
　しかしダイナミックな特性は
　　慣れてくると目視で確認できるようになります
　
　５-１０分の観察中の変化をみているとわかります

超音波技術＜ガラス容器＞

超音波技術＜ガラス容器＞


間接容器と液循環制御により、
超音波（キャビテーション）と音響流を「適正に設定・制御」できます。
その結果、目的に合わせた超音波の状態が実現できます。

ポイント１
　各種容器の音響特性の計測による特徴の確認がノウハウです。

ポイント２
　容器と循環液と空気の境界の設定がノウハウです。

＜＜超音波システム研究所＞＞

補足
　２個のガラス容器の影響で
　定存波の発生状態が変化します
　５-１０分間の観察・計測を行うと明確になります

川の流れの観察・実験 No.６３

川の流れの観察・実験　No.６３


１）　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

２）ワットの蒸気機関の改良のように

2-１）　原理的事柄を研究する
　（超音波の原理を研究する）

2-２）ニューコメンの機関を参考に、改良して効率を上げる　
（プラントの制御を参考にする）

2-３）弁の開閉をピストンに連動させて交互に蒸気を供給する
　（ジャグリングのような連動を検討する）

2-４）遊星歯車機構を実用化する
（新しい脱気マイクロバブル構造を検討する）

2-５）速度調整を行う　
（実験と調整を繰り返す）

コメント：
この経過には大変深い検討と試行錯誤の背景を感じます
実用を目的としているため、
幅広く・確実に効果を出すための方法になっていると思います

現在では各分野の研究を幅広く理解することが難しいので、
経験に基づいた直感と共同研究が大変重要だと思います

　今後、超音波の利用が進み
大きな発展が実現するために検討を続けたいとおもいます

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　超音波システム研究所
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