超音波の研究 ＮＯ．５

超音波の研究　ＮＯ．５

超音波（論理モデルに関する）研究開発資料の公開

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により解析して
　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

この資料は
　２００８．９～２０１２．９の期間に
　検討した、実験資料です

超音波（伝搬状態）測定・解析に特化した、
　＜＜　超音波コンサルティング　＞＞を提供します

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
モノイドの圏　　　http://ultrasonic-labo.com/?p=1311
物の動きを読む 　http://ultrasonic-labo.com/?p=1074
 

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超音波実験写真3

超音波実験写真を紹介します

水槽構造と
流体力学の知識を
有効に組み合わせることで実現できました

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超音波技術＜液循環＞

超音波技術＜液循環＞

超音波技術の説明＜液循環について＞

＜液循環について＞

　水槽の上部液を（循環ポンプの吸い込み部に）取り込み、
　水槽下部に（ポンプの吐出）液を吐出します

　上下の液の分布（温度分布、溶存気体濃度分布、・・）を改善するために、
　単純な一定流量の条件のもとで
　水槽内に、３次元的な均一化を行うための
　具体的な水槽・装置に合わせた、最適位置があります

　実際に液循環動作と、計測・解析による確認を行い、
　超音波照射条件としての
　「液体の均一化を行います」

　この状態に設定した後は
　超音波利用の目的に合わせて
　キャビテーション効果、加速度効果、・・・を
　コントロールするために
　水槽と超音波（周波数・出力・・）に合わせた
　次の設定を行います
　１）水槽や振動子の設置方法
　２）液循環の設定方法（流量、タイマー制御、・・）
　３）超音波制御・・・

　以上の工程の後で
　最後に
　超音波の伝搬状態測定として
　１日（あるいは３－８時間）の連続測定により
　安定性の確認を行います

　注：季節（気圧）変化・・・による対処は
　　　測定管理の中で、流量調整で実現できます　

　これまでの装置・・の対策に比べ
　現状の装置を最大限利用した、
　最適な、改善・改良が実現します

　具体的には
　超音波の音圧が高く（利用効率が高く）安定します

（　水槽設計ノウハウについて
　　理想的には
　　黄金比（近似値1:1.618）を利用して設計します
　　　洗浄効果のある水槽には
　　　1:1.8～1:4の比率が沢山あります　　　　）

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超音波装置の最適化技術をコンサルティング提供
http://ultrasonic-labo.com/?p=1401

超音波水槽の新しい液循環システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1271

現状の超音波装置を改善する方法
http://ultrasonic-labo.com/?p=1323

 

 

超音波洗浄器

超音波洗浄器

 

超音波（キャビテーション）と
　音響流を
　適正に設定することで、
　目的に合わせた超音波の状態が実現できます

参考資料を紹介します

１：解析
　１）叩いて超音波で見る―非線形効果を利用した計測佐藤 拓宋 (著)
　出版社: コロナ社 (1995/06)　

　２）電気系の確率と統計 佐藤 拓宋 (著) 　
　出版社: 森北出版 (1971/01) 　尤度の基本的な説明がある

　３）不規則信号論と動特性推定 宮川 洋 (著), 佐藤拓宋 (著), 茅 陽一 (著)　
　出版社: コロナ社 (1969)　非線形解析手法が具体的に書かれている

　４）赤池情報量規準AIC―モデリング・予測・知識発見 　
　赤池 弘次 (著), 室田 一雄 (編さん), 土谷 隆 (編さん)　
　出版社: 共立出版 (2007/07)　最新の統計解析手法の説明がある

　５）ダイナミックシステムの統計的解析と制御 赤池 弘次 (著), 中川 東一郎 (著)　
　出版社:　サイエンス社(1972)　　ＡＩＣ（情報量基準）の事例説明がある

２：シミュレーション
　「波動解析と境界要素法」 福井 卓雄 小林 昭一　
　京都大学学術出版会 (2000/03)

３：弾性波動
　「弾性波動論の基本 」　田治米 鏡二 (著)　槇書店 (1994/10)
　「弾性波動論 」佐藤 泰夫 (著) 岩波書店 (1978/03)

４：流体力学
　「内部流れ学と流体機械」 妹尾 泰利 (著)　養賢堂 (1973)
　「流体力学 」日野 幹雄 (著) 朝倉書店 (1974/03)
　「流体力学 」日野 幹雄 (著) 朝倉書店 (1992/12)
　「噴流工学 」社河内敏彦(著) 森北出版（2004/03)

５：超音波
　「非線形音響学の基礎」 鎌倉 友男 (著)　愛智出版 (1996/09)

６：その他
　Web Decomp－季節調整・時系列データの統計解析

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超音波テスターの計測データ Ｎｏ．０４

超音波テスターの計測データ　Ｎｏ．０４

超音波テスターを利用した計測・制御に関する、
超音波実験での「超音波伝搬信号」です

Ultrasonic signal transmission

Ultrasonic transducer oscillators PC Oscilloscopes
Using measurement and control technology,
The ultrasound experiments "ultrasonic signal" is

 

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超音波（定在波）の制御技術 no.２９

超音波（定在波）の制御技術　no.２９

超音波振動子の設置方法による、定在波の制御技術を応用しています

　超音波（キャビテーション）を
　適正に設定することで、
　目的に合わせた利用が実現できます

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マイクロバブルを超音波照射でナノバブルにします
超音波の伝搬状態が大きく変わります

各種設定の組み合わせにより
　超音波の制御が簡単に行えるようになります

To nanobubbles by ultrasound microbubbles

超音波装置の最適化技術をコンサルティング提供
http://ultrasonic-labo.com/?p=1401

超音波水槽の新しい液循環システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1271

現状の超音波装置を改善する方法
http://ultrasonic-labo.com/?p=1323

＜超音波製品＞　　http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/20111112.pdf
超音波ノウハウ　　http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/20111113.pdf
超音波基礎資料　　http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/20111114.pdf

シャノンのジャグリング定理を応用した「超音波制御」方法
　http://ultrasonic-labo.com/?p=1753

超音波の＜ダイナミック特性を利用した制御＞技術
　http://ultrasonic-labo.com/?p=1142

 

 

超音波実験（ステンレス容器とペットボトル）

超音波実験（ステンレス容器とペットボトル）

超音波実験　Ultrasonic experiment

１：キャビテーションの制御技術
２：液循環の技術
３：治工具の利用技術
４：マイクロバブルの利用技術
５：超音波の計測技術

　上記に関する「超音波実験」を紹介します。

　＜＜超音波システム研究所＞＞

Ultrasonic experiment

Control technology of cavitation

 Technology of liquid circulation

 Use of technology and tools

 Use of micro-bubble technology

 I will introduce the document "ultrasound experiment" about the above.

　Ultrasonic measurement and analysis techniques

 Ultrasonic　System Laboratory 

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超音波を利用した「分散」技術を開発
　http://ultrasonic-labo.com/?p=1066

超音波の＜ダイナミック特性を利用した制御＞技術
　http://ultrasonic-labo.com/?p=1142

 

 

＜各種容器の組み合わせ＞超音波 no.２０

＜各種容器の組み合わせ＞超音波　no.２０

超音波（キャビテーション）を
　適正に設定することで、
　目的に合わせた超音波（定在波）の状態が実現できます

　水槽と液循環に対する
　超音波振動子の設置位置と方法により、
　キャビテーションの伝搬状態を制御しています

容器の音響特性と
組み合わせにより
幅広い利用が可能です

このようなことを
目視による簡易確認
（正確には、測定解析が必要です）したうえで
超音波装置の利用が行われると
洗浄・攪拌・改質・・・に対する
改善が、効率的に実現します

It is setting up an ultrasonic wave (cavitation) properly,
The state of the ultrasonic wave (standing wave) united with the purpose is realizable.
The propagation state of a cavitation is controlled by the installation position and method of an ultrasonic transducer for a tank and liquid circulation.

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コンサルティング報告書（サンプル）　３頁
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/analysis.pdf

超音波テスター（仕様書　抜粋）　１０頁
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/Measurement.pdf

超音波テスター（カタログ　価格表）　８頁
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/Measurement2.pdf

 

 

超音波＜制御＞技術no.４３

超音波＜制御＞技術no.４３

超音波の非線形性現象を認識して、
　その効果を利用しています。

この動画は
７２ｋＨｚの超音波振動子による
出力２３０Ｗの状態です

高い音圧（キャビテーション）の理由は以下の通りです
１）液面の設定
２）振動子の固定方法
３）水槽と振動子の超音波による表面処理
４）脱気マイクロバブル発生液循環の利用

さらに高い音圧にするためには
以下の対処方法があります
１）液温の設定
２）ナノバブルの利用
３）間接水槽の利用
４）出力を上げる
５）水槽全体をゆらす
６）・・・・

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超音波システム開発 ｎｏ．１６

超音波システム開発　ｎｏ．１６

オブジェクト指向のシステム開発技術と
　音響（超音波）シミュレーション技術は
　　超音波＜測定・解析・制御＞システムのコア技術です！！

オリジナル超音波システムの開発技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1546

超音波振動子（圧電素子）と
 
オープンソースハードウェア（ＪＡＰＡＮＩＮＯ等）を利用した、
 
超音波発振制御技術による、
 
超音波システムを製作する技術を開発しました。
 
新しい超音波の応用技術です。
 
部品構成に合わせた、超音波発振制御による
 
送受信の測定データに基づいて、弾性波動を考慮した解析で、
 
目的に合わせた 　超音波の伝搬状態を実現します。
 
変動する振動状態（モード）を利用する
 
ダイナミックシステムとしての 　装置開発も可能です。
 
ポイントとしては、
 
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・応用することです。
 
目的に応じた利用方法が可能です
 
例1：ナノレベルの粉末の分散
 
例2：マイクロレベルの液量に対する化学反応
 
例3：接触部分への超音波伝搬
 
例4：金属加工状態への超音波伝播
 
・・・・・・・・・

オブジェクト思考のプログラミングの技術は
超音波の実験・研究・応用・開発を行う上で
必要だと考えています

現状の情報や知識ですべてを実験する前に
シミュレーションによる検討

実験を行った後で
統計解析の手法を
オリジナルに変更して検討する・・・・

非常に有効だと考えます

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