100kHz以下のスイープ発振による200MHz以上の超音波伝搬技術

＜100kHz 以下のスイープ発振による 200MHz 以上の超音波伝搬技術＞ （発振条件による非線形現象の最適化技術） 超音波システム研究所は、 オリジナル超音波プロ－ブの音響特性に基づいた、 100kHz以下のスイープ発振により、 表面弾性波の非線形振動現象をコントロールする技術を開発しました。 ポイントは、矩形波・スイープ発振・超音波プローブ・・・による 非線形制御技術により、200MHz 以上の超音波伝搬現象の最適化です。 そのために、 オリジナルプローブの超音波伝搬特性の動作確認 （音圧レベル、周波数範囲、非線形性、・・ダイナミック特性）による、 超音波伝搬状態に関するダイナミックな特性評価が重要です。 特に、複数の超音波プローブ（あるいは素子）による、 超音波の送受信について、 ダイナミックに変化する応答特性の測定・解析・評価が必要です。 接続状態と応答特性から、 音圧レベル・周波数・非線形性の利用範囲を決定します。 1

現状では、以下の範囲について対応可能となっています。 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 各種対象（水槽、振動子、プローブ、治具、対象物・・・）について 基本的な超音波の音響特性（応答特性、伝搬特性）を確認することで、 利用目的に合わせた、超音波伝搬状態を、発振条件により実現します。 発振条件 １：出力 ２：発振波形 ３：スイープ発振の範囲・時間 ４：パルス発振の周波数 ５：スイープ発振とパルス発振の相互作用 ６：超音波伝搬経路の音響特性 2

各種相互作用が複雑に発生するために 100kHz以下のスイープ発振を基準にして 発振条件を調整すると、比較的簡単に設定できます ２種類以上の非線形共振型超音波発振制御プローブによる、 スイープ発振、パルス発振の発振条件の設定により 高い音圧レベルの共振現象と、 高調波の発生現象（１０次以上の非線形現象）による、 ９００ＭＨｚ以上の高周波伝搬状態を、ダイナミック制御します。 注意１（矩形波） 矩形波の発振波形は、通常の電圧波形としては問題ない場合でも メガヘルツ超音波の発振となると 発振機器による、矩形波の精度が大きく異なり、 発振する超音波に影響します 上記について、測定解析確認に基づいた 発振条件の設定が超音波発振技術のノウハウとなります 注意２（任意波形） 任意波形を利用することも有効ですが 固有の特性を持った単調な発振には注意事項が多数あります 現状の技術では矩形波によるスイープ発振を推奨しています （矩形波のｄｕｔｙは大変重要なパラメータです 利用目的やプローブの特性に合わせて幅広い対応が可能です） 3

ノウハウ（スイープ発振） 出力の小さい、100kHz以下のスイープ発振は 低周波の共振現象を発生しにくい傾向があります この特徴を利用することで、非線形現象の制御が簡単に実現します ＜＜参考動画＞＞ https://youtu.be/pQ7yq9igIOw?si=Z4jldH1sMnh2RnFY https://youtu.be/zZt_eA4MYzY?si=dR7UCLF7_TcFNAPz https://youtu.be/8scQmLqLCqY?si=1oDBdgWvAVROfxbg https://youtu.be/O-aqY9Fx-MY?si=BGRsml4wjT3hSM-e https://youtu.be/4Gf8MKb_8Sw?si=eQuf6ghu3zfLEtG4 https://youtu.be/D9wXlqJoLQY?si=grp8U10vWKUJbVCz https://youtu.be/IIiAR1kbXUU?si=57kdbF_BsYbRHZaU https://youtu.be/zZ6Y51lXnoo?si=URiNhEild7_BsIAu https://youtu.be/uF2vSC8nHmI?si=aBDiiN6qL_qpntl4 https://youtu.be/Y-Z6K2rTuVA?si=DFsT7N_fOnC3oUN7 https://youtu.be/aNzYeLOvqrs?si=2X8aZXhvH8bSZazz 4

＜＜参考＞＞ 矩形波を利用した超音波発振（スイープ発振、パルス発振）システム http://ultrasonic-labo.com/?p=2149 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=2005 超音波発振システム（２０ＭＨｚ）の製造販売 http://ultrasonic-labo.com/?p=1648 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 超音波発振システム（６０ＭＨｚ）の開発 http://ultrasonic-labo.com/?p=1142 5

超音波による音響特性テスト（超音波洗浄の適性確認） http://ultrasonic-labo.com/?p=15767 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 音圧測定解析に基づいた、超音波の発振制御技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=12572 相互作用の確認に基づいた、超音波発振条件の最適化技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=13919 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 スイープ発振の組み合わせによる超音波制御技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=1685 フィードバック解析技術を応用した、超音波の音圧データ解析技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=17849 6

超音波のダイナミック制御（音圧測定解析） http://ultrasonic-labo.com/?p=18697 超音波の非線形振動現象をコントロールする技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=11267 超音波伝搬現象の分類 http://ultrasonic-labo.com/?p=10908 ＜統計的な考え方＞を利用した「超音波技術」 http://ultrasonic-labo.com/?p=3270 抽象代数モデルと超音波現象の実験・検討サイクル http://ultrasonic-labo.com/?p=15065 音圧測定解析に基づいた、超音波システムの開発技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=1484 以上 7