－－超音波のダイナミック制御－－
超音波システム研究所は、
オリジナル技術による、超音波テスター（超音波振動の測定・解析システム）を
２０１２年４月より、製造販売しています。
これまでに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・評価します。
特に、検出データをフィードバック解析することで、
超音波の非線形現象（音響流）やキャビテーション効果を
グラフにより目視確認できるようにしたシステムです。
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
超音波刺激の最も重要な「非線形現象」を考慮するために、
時系列データの自己回帰モデルによる、自己相関・バイスペクトルを解析して
その変化・・・・を、評価・応用しています
目的に応じた新しい利用方法を多数実現しています
このカタログについて
| ドキュメント名 | 超音波の音圧測定解析事例 No.２ |
|---|---|
| ドキュメント種別 | 製品カタログ |
| ファイルサイズ | 4Mb |
| 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) |
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このカタログの内容
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超音波の音圧測定解析事例 No.２
――超音波のダイナミック制御――
２０２３．６．１０ 超音波システム研究所
超音波システム研究所は、
オリジナル技術による、超音波テスター（超音波振動の測定・解析システム）を
２０１２年４月より、製造販売しています。
これまでに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・評価します。
特に、検出データをフィードバック解析することで、
超音波の非線形現象（音響流）やキャビテーション効果を
グラフにより目視確認できるようにしたシステムです。
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
超音波刺激の最も重要な「非線形現象」を考慮するために、
時系列データの自己回帰モデルによる、自己相関・バイスペクトルを解析して
その変化・・・・を、評価・応用しています
目的に応じた新しい利用方法を多数実現しています
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音圧測定解析事例
装置概要（超音波実験装置）
超音波１：２８ｋHz ３００W 超音波２：７２ｋHz ３００W ＯＮＯＦＦタイマー制御
超音波３：超音波発振制御システム ｃｈ１：スイープ発振 ｃｈ２：パルス発振
液循環：脱気ファインバブル発生液循環装置 ＯＮＯＦＦタイマー制御
解析結果
バイスペクトル：解析最大周波数 １２５ＭＨｚ 解析結果のグラフ ０．５＝１２５ＭＨｚ
自己相関 最大ＬＡＧ ２５０ 解析結果のグラフ：横軸最大値
ダイナミック制御の実現
１）低周波のダイナミックな変化（共振現象）
２）５０ＭＨｚのバイスペクトルによる１５０ＭＨｚの伝搬（非線形現象）
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制御の状況
低周波の共振現象を示す、自己相関のなめらかな変化
やや単調なバイスペクトルの変化
超音波・液循環の制御設定を見直した、最適化が必要な状態
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ダイナミック制御の実現
低周波の共振現象がほとんど無いことを示す、自己相関の変化
精密洗浄に有効な、バイスペクトルの変化
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ダイナミック制御の実現
低周波の共振現象の複雑さを示す、自己相関の変化
ナノレベルの洗浄・攪拌・表面処理に有効な、バイスペクトルの変化
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ダイナミック制御の実現
バランスの取れた、低周波の共振現象を示す、自己相関の変化
幅広い周波数領域での複雑な、バイスペクトル変化
洗浄・攪拌・加工・・・・様々な利用に有効な状態
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制御の状態
単調な自己相関・バイスペクトルの変化
洗浄・攪拌・・で、一定のレベルの効果はあるが、改善が進まない状態
（水槽や振動子と超音波出力のバランスは取れている状態）
改善ポイント：液循環と超音波の制御設定の見直し
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制御の状態
単調な自己相関・バイスペクトルの変化
水槽や振動子と超音波出力のバランスが取れていない状態
改善方法：１）超音波の出力を下げて、制御設定を変更する
２）液循環制御設定を変更する
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ダイナミック制御の実現
バランスの取れた、超音波領域の共振現象を示す、自己相関の変化
超音波領域での複雑な、バイスペクトル変化
ナノレベルの洗浄・攪拌・加工・・・・に大変有効な状態
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制御の状態
単調な自己相関の変化（水槽の強度不足が推測される結果）
水槽や振動子による低周波振動が大きい状態
改善方法：１）水槽・振動子の設置方法
２）液循環設定を変更する（振動子下部の流れを調整）
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制御の状態（同じ装置で、40kHzの超音波を連続発振している状態）
メガヘルツの超音波発振制御が行なわれない影響で、
大きな低周波振動により揺れている状態
（超音波刺激による各種効果がほとんど無い状態）
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その他
解析ツール：TIMSAC for R package 統計数理研究所
注：解析には下記ツールを利用します
注：OML(Open Market License) https://www.ism.ac.jp/ismlib/jpn/ismlib/license.html
注：TIMSAC(TIMe Series Analysis and Control program) https://jasp.ism.ac.jp/ism/timsac/
注：「R」フリーな統計処理言語かつ環境 https://cran.ism.ac.jp/
バイスペクトルの解析関数 bispec() : バイスペクトルの計算
自己相関の解析関数 autcor() : 直接法による自己共分散関数の計算
インパルス応答（応答特性の解析）
mulmar
Multivariate Case of Minimum AIC Method of AR Model Fitting
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パワー寄与率（相互作用の解析）
mulnos
Relative Power Contribution
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メガヘルツ超音波の効果１
http://ultrasonic-labo.com/wp-
content/uploads/adfb30ef89e6f5a76e9a04e70a0ca395.pdf
メガヘルツ超音波の効果２
http://ultrasonic-labo.com/wp-
content/uploads/513b007f36fc8fb58a2b9c1f558d289c.pdf
表面残留応力の緩和処理技術０
http://ultrasonic-labo.com/wp-
content/uploads/03bb44a2f578d71fd8d08cdc0a55a3a7.pdf
表面残留応力の緩和処理技術１
http://ultrasonic-labo.com/wp-
content/uploads/9331da789c89d57b60089985daf25223.pdf
表面残留応力の緩和処理技術２
http://ultrasonic-labo.com/wp-
content/uploads/21dec0bb4d122601d2edf8428a70f36d.pdf
表面残留応力の緩和処理技術３
http://ultrasonic-labo.com/wp-
content/uploads/58ef187250e6b810f299dc1bf7bb0bc6.pdf 以上