超音波の非線形現象を解析・評価する技術

超音波の非線形現象を解析・評価する技術 ―超音波テスターによる音圧データ解析― 超音波システム研究所 超音波テスター（タイプＮＡ） 内容 超音波洗浄機の音圧測定専用プローブ １本 超音波測定汎用プローブ １本 オシロスコープセット １式 解析ソフト・説明書・各種インストールセット １式（ＵＳＢメモリー） 音圧測定解析システム：超音波テスターの特徴 ＊測定（解析）周波数の範囲 仕様 ０．１Ｈｚ から １０ＭＨｚ（標準タイプ） ＊超音波発振 仕様 １Ｈｚ から １００ｋＨｚ（標準タイプ） ＊表面の振動計測が可能 ＊24 時間の連続測定が可能 ＊任意の２点を同時測定 ＊測定結果をグラフで表示 ＊時系列データの解析ソフトを添付 システム概要（推奨システム：：超音波テスターＮＡ 標準タイプ） 価格 １９８，０００円（税込：消費税１０％） 2024．5．17 ver1.0 1

超音波洗浄機の音圧測定解析による管理 2

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」を利用して 超音波利用に関するコンサルティング対応を行っています。 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（非線形現象の変化・・）を設定・確認します。 注：非線形特性（音響流のダイナミック特性） 応答特性 ゆらぎの特性 相互作用による影響 超音波洗浄の主要因は非線形現象（音響流）である （超音波工学と応用技術 著者 ベ．ア．アグラナート 日ソ通信社 より） 3

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による実績が増えています。 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 4

＜＜ 超音波の音圧測定・解析 ＞＞ １）時系列データに関して、 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 測定データの統計的な性質（超音波の安定性・変化）について 解析評価します ２）超音波発振による、発振部が発振による影響を 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・・に関して 超音波振動現象の応答特性として解析評価します ３）発振と対象物（洗浄物、洗浄液、水槽・・）の相互作用を パワー寄与率の解析により評価します ４）超音波の利用（洗浄・加工・攪拌・・）に関して 超音波効果の主要因である対象物（表面弾性波の伝搬） あるいは対象液に伝搬する超音波の 非線形（バイスペクトル解析結果）現象により 超音波のダイナミック特性を解析評価します 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 これまでの経験と実績に基づいて実現しています。 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/ 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 5

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＜＜ 音圧測定・解析 ＞＞ 音圧解析の初歩 http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/f98bae783ad048328016cdd7293e365a.pdf 超音波技術（R 言語） http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/4e8bd13014b40d79f1ccb1f5bad9a249.pdf 非線形解析（バイスペクトル解析） 操作手順書 http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/e6c5ed91e8b9414fe04c7d2f49126d5a.pdf 超音波の音圧測定解析データ http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/6a0ec3b188e1337a2e724df9ea319fbf.pdf 応答特性の解析操作 http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/e73fd98084303b245a10acc030122f13.pdf SSP 仕様書 verNA40 抜粋 http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/e38cc1cf12893769f473033b9b703a5f.pdf 超音波発振プローブ（タイプ RA1） 仕様書 http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/4c9100118b9aa86086e88491ad35c228.pdf 7

音圧測定解析に基づいた最適化制御設定 1 8

音圧測定解析に基づいた最適化制御設定 2 9

メガヘルツ超音波を利用した「めっき処理」 10

参考 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 11

オリジナル超音波システムの開発技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=9280 超音波洗浄のメカニズムと効果的な活用法 http://ultrasonic-labo.com/?p=18171 超音波のダイナミック制御技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=15848 超音波の相互作用を評価する技術１ http://ultrasonic-labo.com/?p=1478 超音波の相互作用を評価する技術２ http://ultrasonic-labo.com/?p=12202 ＜統計的な考え方＞を利用した「超音波技術」 http://ultrasonic-labo.com/?p=3270 洗浄液と水槽表面に伝搬する超音波の相互作用 http://ultrasonic-labo.com/?p=4787 ＡＩＣ（情報量規準）を利用した超音波技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=1074 超音波伝搬状態の測定・解析・評価システム http://ultrasonic-labo.com/?p=1000 12

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超音波の最適化 14

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