超音波技術（多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析）

―超音波技術― 多変量自己回帰モデルによる フィードバック解析 2023/08/06 超音波システム研究所 超音波システム研究所は、 多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析技術を応用した、 「超音波の伝搬状態を測定・解析・評価する技術」を開発・応用しています。

超音波テスターを利用したこれまでの 計測・解析・結果（注）を時系列に整理することで 目的に適した超音波の状態を示す 新しい評価基準（パラメータ）になることを確認しています。 注：超音波の伝搬特性 １）振動モードの検出（自己相関の変化） ２）非線形現象の検出（バイスペクトルの変化） ３）応答特性の検出（インパルス応答特性の解析） ４）相互作用の検出（パワー寄与率の解析） 注：「R」フリーな統計処理言語かつ環境 autcor：自己相関の解析関数 bispec：バイスペクトルの解析関数 mulmar：インパルス応答の解析関数 mulnos：パワー寄与率の解析関数

統計数理の考え方を参考に 対象物の音響特性・表面弾性波を考慮した オリジナル測定・解析手法を開発することで 振動現象に関する、詳細な各種効果の関係性について 新しい理解を深めています。 その結果、 超音波の伝搬状態と対象物の表面について 新しい非線形パラメータが大変有効である事例を確認しています。 特に、洗浄・加工・表面処理効果に関する評価事例・・ 良好な確認に基づいた、制御・改善・・・が実現しています。 ＜統計的な考え方について＞ 統計数理には、抽象的な性格と具体的な性格の二面があり、 具体的なものとの接触を通じて 抽象的な考えあるいは方法が発展させられていく、 これが統計数理の特質である （赤池 弘次 書籍より）

＜参考＞ 以下のプログラムを参考にして開発・作成した オリジナルソフト（解析システム）を オープンソースの統計解析システム 「 Ｒ 」で、解析を行っています 生体のゆらぎとリズム コンピュータ解析入門：和田孝雄/著：講談社 赤池モデルを臨床にいかす画期的な解説書。 難解な赤池モデルと、臨床への応用を懇切丁寧に解説。 生体のダイナミクスに関心をもつ医学者・工学者待望の書 内容（「MARC」データベースより） 生体のゆらぎとリズムの時系列解析への入門。 第一線の研究者である著者が、経験した者だけが知る様々な困難点について、 他に類例のないユニークな視点から細部の議論を展開する。 生体のゆらぎとリズム 和田孝雄著 添付されたプログラム *.exe 解析実行ファイル *.for 解析プログラムファイル（フォートランのソースファイル） *.dat 解析データファイル インパルス応答（時間領域での伝達特性 ラプラス変換するとＳ領域での伝達特性） 周波数伝達関数（周波数領域での伝達特性） AIRCV2.EXE ARV2.DAT ２変数のインパルス応答 AIRCV3.EXE ARV3.DAT ３変数のインパルス応答 多変量自己解析モデルによるフィードバック解析 ARPCV2.EXE ARV2.DAT ２変数のパワー寄与率 ARPCV3.EXE ARV3.DAT ３変数のパワー寄与率

＜＜超音波の音圧測定・解析＞＞ １）多変量自己回帰モデルによる フィードバック解析により 超音波伝搬状態の安定性・変化について解析評価します ２）インパルス応答特性・自己相関の解析により 対象物の表面状態・・に関する解析評価を行います ３）パワー寄与率の解析により 超音波（周波数・出力）、形状、材質、測定条件・・ データの最適化に関する解析評価を行います ４）その他（表面弾性波の伝搬）の 非線形（バイスペクトル）解析により 対象物の振動モードに関する ダイナミック特性の解析評価を行います この解析方法は、 複雑な超音波振動のダイナミック特性を 時系列データの解析手法により、 超音波の測定データに適応させることで実現しています。

＜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、パルス発振、・・）として設定します。 環境・条件・・により 複数の超音波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。

＜参考＞ 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 超音波プローブ http://ultrasonic-labo.com/?p=11267 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 超音波制御技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=16309

超音波を利用した「振動計測技術」 http://ultrasonic-labo.com/?p=16046 超音波プローブの発振制御による振動評価技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=15285 超音波技術：多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析 http://ultrasonic-labo.com/?p=15785 統計的な考え方を利用した超音波 http://ultrasonic-labo.com/?p=12202 超音波の非線形振動 http://ultrasonic-labo.com/?p=13908 超音波＜測定・解析＞システム http://ultrasonic-labo.com/?p=1000 超音波洗浄に関する非線形制御技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=1497

超音波システム（音圧測定解析、発振制御） http://ultrasonic-labo.com/?p=19422 メガヘルツ超音波による表面改質処理 http://ultrasonic-labo.com/?p=2433 ファインバブルと超音波による、表面処理技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=18109 超音波装置（設計・製造・・）のコンサルティング対応 http://ultrasonic-labo.com/?p=7378

超音波洗浄器（水槽表面）の表面残留応力緩和・均一化処理 http://ultrasonic-labo.com/?p=19422 メガヘルツの超音波制御技術（洗浄、加工、攪拌、表面処理・・・） http://ultrasonic-labo.com/?p=5267 超音波とファインバブルを利用した「めっき処理」技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=18093 超音波の音圧測定解析に基づいた、超音波伝搬現象の分類 http://ultrasonic-labo.com/?p=10013 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

相互作用の検出（発振電圧と受信電圧の相互作用：パワー寄与率を解析） 以上