超音波システム（音圧測定解析、発振制御） ultrasonic-labo

超音波システム（音圧測定解析、発振制御）　ultrasonic-labo

＜超音波伝搬特性（音響特性）の分類＞
1：線形型　　
2：非線形型　　
3：ミックス型　　
4：ダイナミック変動型
（　4－1：線形変動型　　4－2：非線形変動型　　4－3：ミックス変動型　）

この分類を、超音波利用目的に合わせて
発振制御条件（スイープ発振条件）として設定します。

環境・条件・・により
　複数の発振を組み合わせる場合も同様ですが
　相互作用に対する測定確認が不十分だと
　ダイナミックな非線形現象は発生しません。

　
分類の詳細
１：線形型（キャビテーション主体型）
　超音波の発振周波数に対して
　伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
　低調波（発振周波数の１／４、あるいは１／２）
　から高調波（発振周波数の１倍、・・３倍）の範囲で
　若干の変化がある状態

注：低調波（発振周波数の１／８）以下の場合
　　低周波の共振状態により、不安定な共振と干渉が発生し
　　安定した状態が実現しない傾向になります

２：非線形型（音響流主体型）
　超音波の発振周波数に対して
　伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
　高調波（発振周波数１０倍以上）の範囲で
　若干の変化がある状態

注：高調波は、超音波振動子、発振プローブ・・の
　　表面状態の工夫（特願２０２０－３１０１７　超音波制御）により
　　発振周波数の１００倍を実現することも可能です

３：ミックス型（キャビテーションと音響流の組み合わせ型）
　超音波発振部材の設置方法や接触部材・・・の相互作用により
　発振周波数に対して
　伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
　低調波（発振周波数の１／８，１／４、あるいは１／２）
　から高調波（発振周波数の１倍、・・１０倍）の範囲で
　自然に発生する、大きな変化がある状態

コメント
上記の１，２，３は、基本的な伝搬状態ですが
振動現象が、安定して長時間同じ現象を続けるためには、各種制御・・工夫が必要です
上記の１，２，３は、単調な発振状態を継続すると
周波数の低下や超音波の減衰現象が発生し
超音波の利用効果は小さく、無くなっていきます
そのために、実用的には、変動型を利用することが必要です

４：変動型（各種制御による変化を利用するタイプ）

４－１：線形変動型
　複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
　伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
　低調波から高調波を、
　目的の範囲（発振周波数の１／８～１０倍程度）で
　制御可能にした状態　

４－２：非線形変動型
　複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
　伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
　低調波から高調波を、
　目的の範囲（発振周波数の１／２～５０倍程度）で
　制御可能にした状態

４－３：ミックス変動型（ダイナミック変動型）
　複数の超音波発振部材や発振制御・・の
　音響特性や相互作用の確認に基づいて
　伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
　低調波から高調波を、
　目的の範囲（発振周波数の１／１６～１００倍程度）で
　制御可能にした状態

オリジナル超音波実験（発振制御技術）

オリジナル超音波実験（発振制御技術）

オリジナル超音波実験（発振制御技術）

オリジナル超音波実験（発振制御技術）

超音波発振制御実験（メガヘルツの超音波プローブ）：実験の公開

超音波発振制御実験（メガヘルツの超音波プローブ）：実験の公開

山口県

山口県

Vortex Cannon

Vortex Cannon

超音波洗浄機のダイナミック液循環システム ultrasonic-labo

超音波洗浄機のダイナミック液循環システム　ultrasonic-labo

（超音波洗浄機の測定・解析に基づいた制御システムを開発）

超音波システム研究所は、
　超音波洗浄機の液体に伝搬する
　超音波洗浄機の状態を測定・解析する技術を応用して、
　水槽の構造・強度・製造条件・・・による影響と
　液循環の状態を
　目的に合わせた超音波洗浄機の状態に
　設定・制御する技術を開発しました。

この技術は、
　複雑な超音波振動のダイナミック特性（注１）を
　各種の関係性について解析・評価することで、
　循環ポンプの設定方法（注２）により、
　キャビテーションと加速度の効果を
　目的に合わせて設定する技術です。

注１：超音波システム研究所のオリジナル技術
　　　「音色」を考慮した「超音波発振制御」技術を利用しています
　　（　音色と超音波
　　　　参考　http://ultrasonic-labo.com/?p=1082　）

注２：洗浄機と洗浄液と空気の
　　各境界の関係性に関する設定がノウハウです。
　　オーバーフロー構造になっていない洗浄水槽でも対応可能です。

　　ミクロ流の自己組織化について
　　脱気・曝気・超音波・水槽表面の弾性波動・・・により
　　音響流のコントロールが可能になりました。
　（　超音波キャビテーションの観察・制御技術
　　　参照　http://ultrasonic-labo.com/?p=10013　）
　

具体的な対応として
　現状の水槽による、超音波の伝搬状態を
　目的とするキャビテーション・加速度の効果を最適にする
　パワースペクトルとして設定・制御することができます。
　
超音波テスターを利用した計測・解析により
　各種の関係性・応答特性（注３）を検討することで
　超音波の各種相互作用の検出により実現しました。

注３：パワー寄与率、インパルス応答・・・
　（　超音波の＜ダイナミック特性を考慮した制御＞技術を開発
　　　参照　http://ultrasonic-labo.com/?p=1142　）

　超音波洗浄機の測定・解析に関して
　サンプリング時間・・・の設定は
　オリジナルのシミュレーション技術を利用しています


なお、この技術を
　超音波システムの液循環方法の改良技術として
　コンサルティング提案・実施対応しています。


超音波水槽の構造・大きさと
　超音波（周波数、出力、台数・・）に合わせた
　＜超音波＞と＜水槽＞と＜液循環＞のバランスによる
　超音波の最適な出力状態を測定・解析データとともに
　提案・改良・報告します。


本来は、水槽の新規製作、新規設置、新規超音波の固定、・・・
　が最もよいのですが、
　現実的には、現状の改良として
　液循環ポンプの追加改良（制御）で実現させることが
　これまでの事例から
　費用と効果の最適化になると判断して
　提案・実施しています。


ポイント
　液循環制御について
　水槽内の液体を、数学のトポロジーに於ける
　３次元空間での、３次元多様体の断面としてとらえます
　この３次元多様体の移動・動きを論理モデルとしてとらえ
　流体のコントロールに応用します
　具体的なイメージとしては
　球体の裏返し現象を、平行移動のポンプと、
　回転移動のポンプの組み合わせで、
　実用化（注）します

注：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

詳細について、興味の去る方はメールでお問い合わせください

　

超音波加湿器（１．７ＭＨｚ １５Ｗ）の利用技術 ultrasonic-labo

超音波加湿器（１．７ＭＨｚ　１５Ｗ）の利用技術　ultrasonic-labo

超音波システム研究所は、
超音波加湿器（１．７ＭＨｚ　１５Ｗ）を利用することで、
１－１００ＭＨｚの音響流（超音波伝搬状態）制御を可能にする
超音波洗浄技術を開発しました。

超音波伝搬状態の測定・解析・評価・技術に基づいた、
　精密洗浄・加工・攪拌・・・への新しい応用技術です。

各種材料の音響特性（表面弾性波）の利用により
　２０Ｗ以下の超音波出力で、１０００リッターの水槽でも、
　対象物への超音波刺激は制御可能です。

弾性波動に関する工学的（実験・技術）な視点と
　抽象代数学の超音波モデルにより
　非線形現象の応用方法として開発しました。

ポイントは
　治工具（弾性体：金属・ガラス・樹脂）の利用です、
　対象物の条件・・・により
　超音波の伝搬特性を確認することで、
　オリジナル非線形共振現象（注１）として
　対処することが重要です

注１：オリジナル非線形共振現象
　オリジナル発振制御により発生する高調波の発生を
　共振現象により高い振幅に実現させたことで起こる
　超音波振動の共振現象


様々な分野への利用が可能になると考え
　各種コンサルティングにおいて提案実施しています。

ガラス容器の超音波伝搬特性を利用した超音波洗浄実験：超音波加湿器（１．７ＭＨｚ １５Ｗ）・超音波洗浄器（４２ｋHz ３５W）・超音波発振制御プローブ・小型ポンプの組み合わせ技術

ガラス容器の超音波伝搬特性を利用した超音波洗浄実験：超音波加湿器（１．７ＭＨｚ　１５Ｗ）・超音波洗浄器（４２ｋHz　３５W）・超音波発振制御プローブ・小型ポンプの組み合わせ技術

超音波システムを利用した「超音波シャワー」技術

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