配管を有する装置の保守メンテナンス技術
Ver2.0 2024.7.17 超音システム研究所
概要
１：配管と装置の振動状態を測定する
２：配管と装置の振動関係を解析して、
配管・装置の相互作用による問題点・改善方法を検討する
３：改善には、メガヘルツ超音波を利用する
４：振動測定に基づいたメガヘルツ超音波の発振制御条件を検討する
５：定期的な振動測定により超音波の制御条件を調整・最適化する
効果
１：振動状態：振動モードの変化を把握（劣化の進行状態が推測できる）
２：配管トラブルの対策が実現できる
（配管のつまり、配管の割れ、交換期間の長期化、・・・・実績多数）
３：長期的な装置の安定化、品質改善・・新しい効果の検出・・・
理由
１：超音波の発振・測定技術の研究開発は少なく、
具体的な個別の機器に対する応用には、大きな可能性がある
２：各種流量計に関しても、配管の振動測定は不十分である
多くの場合、測定周波数範囲が狭い
（０．１Ｈｚ～２００ＭＨｚの範囲で測定することで様々な事項を検出）
３：配管・装置の振動は、低周波の共振現象：配管部・・と高周波の非線
形現象：流量制御部・・を含んだダイナミックな変化が起きている
４：日本の装置は、地震の影響・・により経時変化が大きい
５：多くの装置（半導体製造装置・・）について、配管内部の流れが最適
に設計されていない（不安定な振動現象発生の原因）
６：流れを含んだ振動現象を最適にすることで、効率の改善とトラブル
の低減が実現する（液循環対策によるコンサルティング対応実績多数）
７：流れの最適化に、コンストラクタル法則を理解して応用する
８：時系列の振動測定データを、非線形解析により評価する
（非線形解析に基づいた超音波制御コンサルティング対応実績多数）
９：圧電素子の操作・利用技術を追求する
（利用目的に合わせた、圧電素子の表面処理による、対応・利用実績多数）
１０：各種制御は、非線形現象の解析結果に基づいて行う
１１：将来は、様々な装置・機械・プラント・・・・への応用が可能
振動測定
＜配管の保守・メンテナンスへの超音波利用技術＞
配管内面に堆積物が生じる現象の対策
配管内部を流れる流体の流動性改善
配管内部を流れる流体の均一化処理
配管の金属疲労強度の向上（残留応力の緩和）
・・・
10W以下のメガヘルツ超音波発振制御技術を応用
１） 配管の振動状態を測定・解析
２） 計測に基づいた超音波発振制御
３） 振動計測による、装置全体の状態を評価
４） 評価に基づいた、メガヘルツ超音波の最適化
参考イメージ図
ポイントは、超音波素子表面の表面弾性波について
伝搬特性と利用目的に合わせた、最適化です。
そのために、オリジナルプローブの超音波伝搬特性を、音圧測定解析評価
（音圧レベル、周波数範囲、非線形性、・・ダイナミック特性）により、
利用目的に合わせた状態に、プローブの素子表面を調整します。
メガヘルツの超音波発振制御プローブ（超音波システム研究所）
メガヘルツの超音波発振制御プローブ：概略仕様
測定範囲 ０．０１Ｈｚ～２００ＭＨｚ
発振範囲 ０．１ｋＨｚ～６０ＭＨｚ
（伝搬周波数範囲 １ｋＨｚ～９００ＭＨｚ以上 音圧データの解析確認）
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
オリジナル超音波プローブ
http://ultrasonic-labo.com/?p=8163
超音波プローブによる非線形伝搬制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=9798
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
メガヘルツの超音波発振制御プローブ
http://ultrasonic-labo.com/?p=14570
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
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
超音波の音圧測定・解析システムと超音波発振制御システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1546
超音波システム（音圧測定解析、発振制御）
http://ultrasonic-labo.com/?p=19422
超音波の非線形現象を評価する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=13919
二種類の超音波プローブを発振制御する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14350
標準設定として、
矩形波（duty１７－４７％）のスイープ発振と
矩形波（duty１７－４７％）のパルス発振の組み合わせを利用しています
オーダーメード対応の超音波プローブによる共振現象の制御を実現しています
振動測定システム（超音波システム研究所）
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
超音波「音圧測定解析装置（超音波テスターＮＡ）」
http://ultrasonic-labo.com/?p=1722
超音波発振制御システム（２０ＭＨｚ）
http://ultrasonic-labo.com/?p=18817
超音波システム（音圧測定解析、発振制御）の利用技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=16477
