超音波測定技術

超音波測定技術



超音波の周波数について

超音波の周波数について
各種の構造や反応に対して、適切な周波数があります
的確に検討するためには、沢山の周波数が必要ですが
現状では出来ません
電圧素子の量産からくる制限が大きな理由ですが
周波数の違いは大変な違いを生み出します
５－２０ｋＨｚの違いで
全く異なる結果になることも珍しくありません


周波数を効率的に考えるヒント
物事を波として捉えるために
参考
波として考えた時、
「空中に放たれたボールが放物線を描いて曲がる」
ような現象はどう考えればよいか？

１：古典力学的に考える
　　位置エネルギーの高い方から
　　低い方へ「力」が働くことで「落ちる」。

２：シュレーディンガー方程式から考える
　　位置エネルギーが大きいところでは
　　運動エネルギーが小さくなる。
　　つまり「高いところでは波長が長くなる」
　　従って、波が進むと、「落ちる」方向へ曲がって行く。

コメント
どうしても、日常の物事は古典力学的に考える習慣が
身についてしまっているように感じますが
もっと（正確にと言う意味を含めて）
「重力で考えるのではなく」、
「物質の波長」で考える
ようにして、思考の新たな展開をすると、
水中の音波と洗浄対象物の
波長に関する問題や応用が見えてきます



補足
シュレディンガーの波動方程式は、
"物質波”という考えに基づいて構成されています。
その波動とは通常の波動ではなく、確率波です。


（規格化をして、
波動関数の絶対値の２乗が確率密度となる。
連続関数となる。発散しない。　等　）

そして、その自乗は粒子の確率分布を表し、量子はそのどこかに
“点”として存在していることになります。

以上により、シュレディンガーの波動方程式は確率微分方程式です。

確率微分方程式を解くことは難しいのですが、


（伊藤型として書き下すことで）

伊藤の公式により解けるようになっています
この公式は、
デリバティブ、
殊にオプション金融商品の開発・普及・改良に必要不可欠な、
大変に重要な公式です。
Ｅｘｃｅｌを利用して簡単に解くことが出来ます。

ここで私が補足したかったことは、
量子力学と金融商品が
確率微分方程式でつながっているように、

量子力学と超音波が

波動方程式でつながっているので

積極的に量子力学や金融工学に対しても関心を持ち、
微分方程式や考え方を
具体的・工学的に応用・利用していくことが大切だと言うことです

超音波測定・解析システム

超音波測定・解析システム



新しい超音波計測のシステム技術です。
　測定したデータについて、弾性波動を考慮した解析で、
　各種の振動状態（モード）として検出します。

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、
　時系列データの自己回帰モデルにより解析して
　評価・応用しています

目的に応じた利用方法が可能です

　例1：超音波水槽内の音圧管理

　例2：超音波洗浄機の超音波周波数の確認

　例3：洗浄対象物（材質、数量、治工具・・）
　　　　　による超音波の伝搬状態の確認

　例4：超音波攪拌における超音波条件の設定

　・・・・・・・・・

超音波実験no.３１４

超音波実験no.３１４



新しい超音波利用の研究開発を行っています

超音波実験- Ultrasonic Iron Powder -1

超音波実験- Ultrasonic Iron Powder -1



＜夢のようなアイデアについて＞

１）ソリトンの非線形相互作用は混沌を導かずに、
　　逆にある条件の元で、自発的に自己組織化された形を生じる。

２）超音波による波は、複数の波が重なり合ってできたのではなく、
　　初期の状態を維持した
　　ソリトンの自己集中によって生じるものだとも考えられる。

上記の１）２）を
　西田幾多郎の以下の言葉で解釈・消化したいと考えています

そのことにより、
　基本的な性質による超音波の利用が可能になると言うアイデアです

「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。」

コメント
（現代のものづくりには
　もっと深い哲学が必要ではないかと言う強い思いがあります）

実際に、新しいシステムや装置を開発する場合に、
「ソフトウェアのオブジェクト」
　・機械構造
　・機械要素・・・からの限定はあります。

そして、開発者・設計者の主観による限定もあります。

個人や装置のこれまでの
　経験や経緯（歴史）に基づいて統一することが、

　開発であるように感じています。

従って、この過程から創造が生まれているように思います。

ひとつの例ですが、

　smalltalk等のコンピュータ環境が

「言語であり、環境であり、オブジェクトであり、クラスであり、・・」

　と言うことを統一してSqueakとなり
　　さらに新しく展開している状況があると思います。

Ultrasonic experiment

Ultrasonic experiment



この技術を発展させて
　　表面改質、洗浄、化学反応促進、乳化分散・・・
　　の適応技術として提案させていただいています
＜＜超音波システム研究所 Ultrasonic System ＞＞

超音波洗浄器にガラス容器を入れる・・・

超音波洗浄器にガラス容器を入れる・・・



超音波洗浄器にガラス容器を入れることで
　超音波の伝搬状態が
容器により変化する実験結果を紹介します

注：
　このような結果になる　ガラス容器は
　　力学構造上の特徴と
　　容器の材質としてのガラスの特徴が　影響しています

＜＜超音波システム研究所＞＞



小平邦彦の数学

超音波技術を発展させる
（複雑で難しいものを論理的に考え抜く）ために

１）数学の重要性を理解する

２）数学への取り組みを実施する

３）数学を応用した新しい超音波の利用を進める

と言うことが必要ではないかと考えています

そこで、「数学者（小平邦彦）」の
　数学に対する資料・記事を
　　参考のために提示します

小平邦彦『幾何のおもしろさ』
　岩波書店（数学入門シリーズ）、1985年

・・・・・
また、十八世紀およびそれ以前においては、
　ユークリッド幾何が
　ただ一つの公理的に構成された理論体系であった。

　だから私は子供に公理的構成の考えを教える材料は
　ユークリッド幾何に限ると思うのである。

近年ユークリッド平面幾何は
　数学の初等教育からほとんど追放されてしまったが、
　それによって失われたものは
　普通に考えられているよりも
　はるかに大きいのではないかと思う。

昔われわれは平面幾何で論理を学んだんですが、
　幾何でないと論理を教えてもだめなんじゃないかしら。

　代数なんか材料にして論理を教えようと思っても
　材料があんまり単純でしょう。

・・・・・・

小平「
　　わからない証明を繰り返しノートに写してしまうと、
　　自然にわかってわかってくるようである。

　　現在の数学の初等・中等教育では
　　まずわからせることが大切で、
　　わからない証明を丸暗記させるなどもっての外、
　　ということになっているが、
　　果たしてそうか疑問である　」

コメント
　超音波の利用においても
　　複雑な現象を自然にわかってくるような
　　方法として

　　１）繰り返し基礎実験を行う

　　２）超音波の長時間（長期間）観察を行う

　　このようなことが
　　大切なように感じます

超音波照射実験 no.18

超音波照射実験　no.18



超音波照射実験

マイクロバブルを発生させる
液循環システムを利用した超音波実験
超音波と液循環の設定・変化・変動を利用しています。
対象に合わせた、超音波・液循環制御により、
　超音波の伝搬状態をコントロールしています。
　＜　超音波システム研究所　＞