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超音波の伝搬特性(非線形特性、応答特性、ゆらぎの特性、相互作用)
超音波システム研究所は、
<超音波伝搬特性(音響特性)の分類>に基づいた、
500Hzから100MHzの超音波伝搬状態を制御可能にする
超音波の伝搬特性テスト(超音波プローブの製造技術)を開発しました。
目的に合わせた、
オリジナル超音波発振制御プローブを製造開発が可能です。
この技術を、コンサルティング提供します
興味のある方はメールでお問い合わせください
<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。
このカタログについて
ドキュメント名 | 超音波の伝搬特性テスト |
---|---|
ドキュメント種別 | 製品カタログ |
ファイルサイズ | 3.7Mb |
登録カテゴリ | |
取り扱い企業 | 超音波システム研究所 (この企業の取り扱いカタログ一覧) |
この企業の関連カタログ
このカタログの内容
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超音波の伝搬特性テスト
オリジナル超音波プローブのダイナミック特性を評価する技術
超音波の伝搬特性(非線形特性、応答特性、ゆらぎの特性、相互作用)
2023.2.10 超音波システム研究所
超音波システム研究所は、
超音波伝搬現象の分類に基づいた、
500Hzから100MHzの超音波伝搬状態を制御可能にする
超音波プローブの製造技術(超音波の伝搬特性テスト)を開発しました。
目的に合わせた、
オリジナル超音波発振制御プローブを製造開発が可能です。
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ポイントは、超音波プローブの超音波伝搬特性1の確認です。
超音波のダイナミックな変化に対する、応答特性が最も重要です。
この特性により、高調波の発生可能範囲が決定します。
現状では、以下の範囲に対して、製造対応可能となっています。
超音波プローブ:概略仕様
測定範囲 0.01Hz~300MHz
発振範囲 0.5kHz~100MHz
材質 ステンレス、LCP樹脂、シリコン、テフロン、ガラス・・・
発振機器 例 ファンクションジェネレータ
超音波伝搬特性 1
1)低周波の共振特性
2)高調波の非線形特性
3)超音波伝搬現象のダイナミック特性
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<材質・形状・構造・・・による音響特性>を
把握(測定・解析・評価)することで、
目的に合わせた超音波の伝搬状態を実現します
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・検査・・への応用実績により、
この技術を公開することにしました。
この技術を、コンサルティング提供します
興味のある方はメールでお問い合わせください
各種部材(ガラス容器・・)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、5000リッターの水槽でも、
数トンの構造物、工作機械、各種製造ライン・・・・への
超音波刺激による効果を確認しています。
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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
非線形現象のコントロール・応用方法として開発しました。
ポイントは
超音波素子表面の表面弾性波利用技術です、
対象物の条件(材質・形状・構造・サイズ・数量・・)・・により
超音波の伝搬特性(注1)を確認することで、
オリジナル非線形共振現象(注2、3)として
対処することが重要です
注1:超音波の伝搬特性
非線形特性(バイスペクトル解析)
応答特性(インパルス応答解析)
ゆらぎの特性(1/f解析)
相互作用による影響(パワー寄与率の解析)
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注2: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
注3:過渡超音応力波
変化する系における、ダイナミック加振と応答特性の確認
時間経過による、減衰特性、相互作用の変化を確認
上記に基づいた、過渡超音応力波の解析評価
<<特許申請>>
特開 2021-125866 超音波制御(超音波発振制御プローブ)
特開 2021-159990 超音波溶接
特開 2021-161532 超音波めっき
特開 2021-171909 超音波加工
特開 2021-175568 流水式超音波洗浄
超音波発振制御プローブの製造技術の一部は、特開 2021-125866 に記載しています
この技術を、コンサルティング提供します
興味のある方はメールでお問い合わせください
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音圧データ解析による
超音波(キャビテーション・音響流)の分類
注:これは、机上の論理モデルです
キャビテーション、音響流を一定の状態で継続することは非常に難しく
現実的には、変動し続け、多くの場合、キャビテーションも音響流も減衰します
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下記のモデルは、
変動し続ける超音波の状態を、一定の範囲で実用的に扱うための分類です
このモデルに基づいた対応が、多くの実績に発展しています
<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。
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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なっていきます
そのために、実用的には、次の変動型を利用することが必要です
(コンサルティング対応実績は、ほとんど変動型です)
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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
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超音波プローブの伝搬特性テスト
説明:超音波の状態を測定確認することが重要です
そのための測定用具の開発には、様々な技術の組み合わせが必要です
Page11
参考動画 超音波プローブの伝搬特性テスト
https://youtu.be/5ZfiyTXajhY https://youtu.be/_io--3zyJuU
https://youtu.be/Tm1-HM7h7us https://youtu.be/YvTgev9QE3w
https://youtu.be/n3q4ha8XMIY https://youtu.be/TGQBM5E9Mdc
https://youtu.be/VAKPVu88JWE https://youtu.be/JmsIGIuY94o
https://youtu.be/peY6bdqRpnk https://youtu.be/sTzMzlSKIcM
https://youtu.be/6zsqazB_Qqk https://youtu.be/_ySR9CL9Iqo
https://youtu.be/SzLEz_H8IEA https://youtu.be/U0PsJ40IVa8
https://youtu.be/lnT8t9jflF0 https://youtu.be/zMGMu_zZIJg
https://youtu.be/u7n-MNHM564 https://youtu.be/sTbH_BFo__k
https://youtu.be/b7qCZNN-MQ8 https://youtu.be/eUDnFVWY7io
https://youtu.be/VK4rpXApCNc https://youtu.be/Nc-o9OIIqh8
https://youtu.be/vDyP-P6Ss2o https://youtu.be/dTi7qWJh_Do
https://youtu.be/bMhvEy6QdZQ https://youtu.be/5cs7fK4rrLU
超音波プローブの送受信特性テスト 1
説明:送受信テストから、様々な事項(各種特性)を理解・把握する事が出来ます
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https://youtu.be/ULhY_Vweh_c https://youtu.be/W00qhHO6Fv8
https://youtu.be/W00qhHO6Fv8 https://youtu.be/Lelz-RSt4lM
https://youtu.be/5ach3mEGqpY https://youtu.be/ogXVEbpPyHY
https://youtu.be/v7GfFxMFa9M https://youtu.be/k1d7RcwCAc0
https://youtu.be/lDoeaGKvomI https://youtu.be/7ze913QXcNo
https://youtu.be/R-sOTNVaMvU https://youtu.be/hBhnCHrQybg
https://youtu.be/YT8uSlMKPLY https://youtu.be/Bx1W0C-FjOU
https://youtu.be/zl6zR7IUmIs https://youtu.be/LFCpPxdMVtQ
https://youtu.be/PR0ZTnAu09s https://youtu.be/buS81KcoU2E
https://youtu.be/RVgokv9c82A https://youtu.be/QZhvgwTHZjc
Page13
https://youtu.be/qujYPFDOTjU https://youtu.be/jQeOvpHGKPs
https://youtu.be/--LmIby74r4 https://youtu.be/P-QDt4m3JsA
https://youtu.be/wQiVtZtjlXA https://youtu.be/wrbybR6x22U
https://youtu.be/2Q2Wi626ke4 https://youtu.be/YhMfJDJcwos
https://youtu.be/vL5YS0jFY_Y https://youtu.be/Bvopnp7r6iU
https://youtu.be/iXEbpsTInhQ https://youtu.be/HtiZ_KUUNDg
https://youtu.be/-M4YDYN-5cw https://youtu.be/zj7Sw4TcQMY
https://youtu.be/yP4anNr5g58 https://youtu.be/GCjxPr7HDQE
https://youtu.be/lQUxXll_I0I https://youtu.be/BTAYcqEXXn8
超音波プローブの送受信特性テスト 2
説明:発振制御に関する各種条件と、超音波素子の特性と、接続状態に関して
音圧測定解析に基づいて、最適化する事がノウハウとなります
(一般的な事項は難しく、個別の具体的事象に対応しています)
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発振制御に対する伝搬特性実験
https://youtu.be/o0Ei1VnlaPA https://youtu.be/JsMNo2X___A
https://youtu.be/JisMlcKVF_E https://youtu.be/FA7qB2t1JwY
https://youtu.be/2wC9k7NBEQc https://youtu.be/odSH-q8ZryE
https://youtu.be/bHA1O5hhpx0 https://youtu.be/VOEkCvSRtyE
https://youtu.be/2bBTlPtlN9U https://youtu.be/9THyznX7oYA
https://youtu.be/j_17iMO3EbM https://youtu.be/PW79IBEFp6Q
https://youtu.be/PqJpiSPnv4I https://youtu.be/33TiSXLx_7c
https://youtu.be/qne5NfyZrdk
測定データの解析
Page15
超音波プローブの送受信特性テスト 3
https://youtu.be/o8Hl2wfJTe0 https://youtu.be/KglETkbjFEU
https://youtu.be/vAHbntcofTI https://youtu.be/oYzw3RMUXRM
https://youtu.be/fq736KB0RR4 https://youtu.be/PFO6UhJ-K1Y
https://youtu.be/tXHdw6MI14M https://youtu.be/o55-lQUrql0
https://youtu.be/s0W4xcUXp2Q https://youtu.be/W3658egEC4o
https://youtu.be/3jj0Q4RdXv4 https://youtu.be/N3ReEwBM3uQ
説明:ミックス変動型(ダイナミック変動型)を示す解析の様子
https://youtu.be/RBcUrUgn0co https://youtu.be/UFZSICso5g4
https://youtu.be/1kmp2B1WenE https://youtu.be/NIDrC7Z7-9s
https://youtu.be/qpdXsrqpGz4 https://youtu.be/xFXq370RCis
Page16
https://youtu.be/7D3ZsMo63Tw https://youtu.be/mT8CyJeWJGI
https://youtu.be/EGiN-Xm4S7M https://youtu.be/LS4IrLjYqTE
https://youtu.be/ZtgmUkU55L0 https://youtu.be/_N5Pr2ZkXcA
参考:超音波素子の特性評価技術
注:複雑な振動現象を利用するための最重要ポイントです
(文章では誤解が多いため、コンサルティング対応で詳細を説明対応しています)
Page17
超音波発振システム(20MHz)の製造販売
http://ultrasonic-labo.com/?p=1648
Page18
超音波プローブ(発振型、測定型、共振型、非線形型)の製造技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1566
超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=16309
メガヘルツの超音波発振制御プローブ
http://ultrasonic-labo.com/?p=14570
メガヘルツの超音波を利用する超音波システム技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14350
超音波プローブ
http://ultrasonic-labo.com/?p=11267
超音波プローブ(音圧測定・非線形振動解析)
http://ultrasonic-labo.com/?p=1263
Page19
超音波プローブによる<メガヘルツの超音波発振制御>技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1811
液晶樹脂による<メガヘルツの超音波制御>技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14210
超音波と表面弾性波
http://ultrasonic-labo.com/?p=14264
超音波<発振制御>技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=5267
表面弾性波の利用技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=7665
Page20
超音波の非線形現象をコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14878
超音波洗浄器による<メガヘルツの超音波>技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1879
オリジナル超音波実験
http://ultrasonic-labo.com/?p=17535
超音波伝搬現象の分類1
http://ultrasonic-labo.com/?p=10908
超音波伝搬現象の分類2
http://ultrasonic-labo.com/?p=17496
超音波伝搬現象の分類3
http://ultrasonic-labo.com/?p=17540
超音波の最適化技術1
http://ultrasonic-labo.com/?p=15226
超音波の最適化技術2
http://ultrasonic-labo.com/?p=16557