超音波プローブの製造・開発技術

超音波プローブの製造・開発技術 超音波素子の、新しい固定技術による、超音波プローブの製造・開発技術 －超音波素子の新しい固定技術（振動するものを固定する技術）－ 超音波システム研究所は、 ５００Ｈｚから９００ＭＨｚの超音波制御に関して、 超音波素子の新しい固定技術（振動するものを固定する技術）による 超音波プローブの製造・開発方法を実現しました。 超音波プローブ：概略仕様 測定範囲 ０．０１Ｈｚ～２００ＭＨｚ 発振範囲 １．０ｋＨｚ～２５ＭＨｚ 伝搬範囲 ０．５ｋＨｚ～９００ＭＨｚ以上（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 計測機器 例 オシロスコープ ＜金属・樹脂・ガラス・・・の音響特性＞を把握することで 発振制御により、音圧レベル、周波数、ダイナミックな変化について 目的に合わせた伝搬状態を実現します 1

特に、超音波素子の新しい固定技術により 共振現象と非線形現象の最適化を実現しています 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・溶接・加工・攪拌・検査・・への新しい基礎技術です。 2

各種部材（金属・ガラス・・・）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、・・への超音波刺激は制御可能です。 弾性波動に関する工学的（実験・技術）な視点と 抽象代数学（コホモロジー）の超音波モデルにより 非線形現象（高調波の発生）の応用方法として開発しました。 3

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・・・により 超音波の伝搬特性を確認（注１）することで、 オリジナル非線形共振現象（注２、３）として 発振制御することが重要です 4

注１：超音波の伝搬特性 非線形特性 応答特性 ゆらぎの特性 相互作用による影響 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 注４：ダイナミック制御の基本 発振制御は、スイープ発振とパルス発振の組み合わせにより 利用目的に合わせた、音圧レベル、周波数範囲の ダイナミックな変化状態を制御設定で実現します その結果、超音波プローブは、以下の各種タイプになります 発振型（共振タイプ、非線形タイプ、ミックスタイプ） 測定型（共振タイプ、非線形タイプ、ミックスタイプ） 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 5

特開 2021-125866（出願のみなし取下げ）超音波発振制御 【課題】超音波利用について、 超音波の伝搬周波数の範囲と、測定解析の周波数範囲を広げることで、 目的に合わせた超音波伝搬現象を効率よく効果的に実現できるようにすること。 特開 2021-125866 超音波制御 http://ultrasonic-labo.com/?p=16309 超音波プローブの伝搬特性 １）振動モードの検出（自己相関の変化） autcor：解析関数 ２）非線形現象の検出（バイスペクトルの変化）bispec：解析関数 ３）応答特性の検出（インパルス応答の解析） mulmar：解析関数 ４）相互作用の検出（パワー寄与率の解析） mulnos：解析関数 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/ 6

この技術ノウハウを、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 参考 超音波発振制御システム（６０ＭＨｚ） http://ultrasonic-labo.com/?p=1142 超音波発振制御システム（２０ＭＨｚ） http://ultrasonic-labo.com/?p=18817 超音波プローブ、超音波システムの開発技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=1522 7

超音波と表面弾性波（オリジナル超音波システムの開発技術） http://ultrasonic-labo.com/?p=14264 対象物の表面を伝搬する超音波技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=15402 超音波技術（コンサルティング対応） http://ultrasonic-labo.com/?p=1401 超音波プローブの＜発振制御＞技術を開発 http://ultrasonic-labo.com/?p=1590 超音波プローブの相互作用を利用する技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=14311 超音波発振制御プローブのオーダーメード対応 http://ultrasonic-labo.com/?p=17633 超音波発振制御プローブによる音圧測定技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=1722 オリジナル超音波システムの開発技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=9280 8

超音波による金属・樹脂の表面改質技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=1004 超音波の測定・解析に基づいた発振制御技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=1454 9

超音波の音圧・振動データから、新しい超音波利用を導く http://ultrasonic-labo.com/?p=1811 超音波プローブの製造・評価技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=15285 10

超音波発振（スイープ発振、パルス発振）システム http://ultrasonic-labo.com/?p=17535 【本件に関するお問合せ先】 超音波システム研究所 メールアドレス info@ultrasonic-labo.com ホームページ http://ultrasonic-labo.com/ 以上 11