音圧測定・解析に基づいた、超音波のコントロール技術 - 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、
超音波伝搬状態の「測定・解析・制御・評価技術」を開発しました。

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超音波テスターと超音波発振制御プローブを利用したこれまでの
計測・解析結果（注）を、洗浄・攪拌・検査・・加工・・の効果として
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）を開発しました。

注：
非線形特性
応答特性
ゆらぎの特性
相互作用による影響

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

＜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
実行・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。
１／ｆゆらぎ解析に必須かつ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ち臨床デ－タ解析に携わる
医学者・工学者待望の書

内容（「MARC」データベースより）
〈CD-ROM付き〉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の使用方法
*.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。

実験動画

https://youtu.be/5E9ODA4NY90

https://youtu.be/sRA6MLLY2ew

https://youtu.be/PBc0AykOs0Q

https://youtu.be/DwcZf1izSWY

https://youtu.be/yQz8AsA2Dd8

https://youtu.be/DXwkm-v_9bw

https://youtu.be/zbPyCf9l27s

https://youtu.be/ZhLyEtbMyNY

https://youtu.be/255kfldoNiI

https://youtu.be/C_Gq0wMSc50

https://youtu.be/9nUACKmPp68

https://youtu.be/GcrOX91DVI4

https://youtu.be/f14WEH4ZXA4https://youtu.be/ZqNtHGoIk7c

https://youtu.be/YAwdh_o7ceQ

https://youtu.be/bBC2d_vpMrM

https://youtu.be/nuWDfCqoiFY

https://youtu.be/HH4BKVReUMU

https://youtu.be/njBO8Xd-opk

https://youtu.be/9epNDm6EVGY

https://youtu.be/iXILJC1B6mk

https://youtu.be/BzPgNiPzRnw

https://youtu.be/2VLcMYMmkis

https://youtu.be/fAJXppa7Ni0

https://youtu.be/MyXGykba_k8

https://youtu.be/Mrz7yKfjtyY

https://youtu.be/GpaKdWo7dtg

https://youtu.be/JvbxsnBtMOc

https://youtu.be/VQffL9Pcg48

https://youtu.be/1KycyDQ10sI

＜＜＜　超音波の論理モデル　＞＞＞

物の動きを読む
http://ultrasonic-labo.com/?p=1074

超音波の洗浄・攪拌・加工に関する「論理モデル」
http://ultrasonic-labo.com/?p=3963

樹脂・金属・セラミック・ガラス・・の表面改質に関する書籍
http://ultrasonic-labo.com/?p=7530

＜＜＜　音圧測定・解析　＞＞＞

メガヘルツの超音波発振制御プローブ
http://ultrasonic-labo.com/?p=14570

メガヘルツの超音波を利用する超音波システム技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14350

超音波プローブ
http://ultrasonic-labo.com/?p=11267

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＜計測・解析＞事例
http://ultrasonic-labo.com/?p=1705

超音波プローブの＜発振制御＞技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1590

精密測定プローブ
http://ultrasonic-labo.com/?p=11267

＜＜＜超音波の非線形現象＞＞＞

超音波の非線形現象をコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14878

メガヘルツの超音波発振制御プローブを開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=14808

通信の数学的理論を応用した超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1350

超音波の非線形現象（音響流）をコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1996

超音波の非線形振動
http://ultrasonic-labo.com/?p=13908

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

液循環による超音波の非線形制御技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1428

参考書籍

１：統計数理
１）叩いて超音波で見る―非線形効果を利用した計測
佐藤 拓宋 (著) 出版社: コロナ社 (1995/06)

２）電気系の確率と統計
佐藤 拓宋 (著) 　出版社: 森北出版 (1971/01)

３）不規則信号論と動特性推定
宮川 洋 (著), 佐藤拓宋 (著), 茅 陽一 (著)
出版社: コロナ社 (1969)

４）赤池情報量規準AIC―モデリング・予測・知識発見
赤池 弘次 (著), 室田 一雄 (編さん), 土谷 隆 (編さん)
出版社: 共立出版 (2007/07)

５）ダイナミックシステムの統計的解析と制御
赤池 弘次 (著), 中川 東一郎 (著)
出版社:　サイエンス社(1972)

２：シミュレーション
「波動解析と境界要素法」
福井 卓雄 小林 昭一　京都大学学術出版会 (2000/03)

３：弾性波動
「弾性波動論の基本 」　田治米 鏡二 (著)　槇書店 (1994/10)

「弾性波動論 」佐藤 泰夫 (著) 岩波書店 (1978/03)

４：流体力学
「内部流れ学と流体機械」 妹尾 泰利 (著)　養賢堂 (1973)

「流体力学 」日野 幹雄 (著) 朝倉書店 (1974/03)

「流体力学 」日野 幹雄 (著) 朝倉書店 (1992/12)

「噴流工学 」社河内敏彦(著) 森北出版（2004/03)

５：超音波
「やさしい超音波工学―拡がる新応用の開拓」
川端 昭 (編著), 高橋 貞行 (著) 一ノ瀬 昇 (著)
工業調査会　増補版 (1998/01)

６：振動
「振動について」リチャード・ビジョップ（著）講談社（1981）

７：コンストラクタル法則
「流れとかたち」エイドリアン・ベジャン（著）紀伊國屋書店 (2013)