超音波プローブによるスイープ発振制御技術

超音波システム研究所は、
超音波プローブによる
スイープ発振による超音波の伝搬制御技術を開発しました。

超音波発振制御プローブの伝搬特性により、
利用目的と相互作用に合わせた、
各超音波プローブ毎に、スイープ発振の条件設定を行います。

対象物や装置・水槽、治工具・・の振動モードを考慮することで、
システムの振動系に合わせた、スイープ発振条件により、
低周波の共振現象を制御することが、可能になります。
３０Ｗ程度の出力でも
３０００－５０００リットルの水槽内に
高い音圧・周波数の超音波振動を伝搬制御することが可能になります。

＜＜具体例＞＞
ダイナミックな変化として、低周波の共振現象と同時に、
超音波プローブの１～１０ＭＭＨｚのスイープ発振条件により、
１０次、３０次、１００次・・・高調波の発生を実現が、
精密洗浄やナノレベルの分散・・に応用出来ます。

ポイントは、音圧データの測定・解析に基づいた
システムのダイナミックな振動特性を解析・評価することです。
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）を設定・確認（注）しました。
同時に、超音波プローブの製造技術も発展させることが出来ました。

注：
非線形特性（バイスペクトル・自己相関の変化）
応答特性（インパルス応答特性）
ゆらぎの特性（システムの系による固有の振動モード）
相互作用による影響（パワー寄与率）

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
新しい技術として開発しました。

詳細な、スイープ発振・・・の設定条件は
超音波プローブや発振機器の特性も影響するため
実験確認に基づいて決定します。
特に、ファンクションジェネレーターは、高周波の連続発振に関して、
メーカー固有の特性があるため、測定解析確認が重要です。

その結果、
超音波の伝搬状態と対象物に伝搬する超音波について
新しい非線形パラメータが大変有効である事例が増えています。

複数の超音波発振・液循環・・・各種制御の組み合わせは、
以下の項目を目的に合わせて最適化します。

１）共振現象と非線形現象
２）相互作用と各種機器・部材・・の音響特性
３）音と超音波と表面弾性波
４）低周波と高周波（高調波と低調波）
５）発振波形と出力バランス
６）発振制御と共振現象（オリジナル非線形共振現象（注１））
７）装置固有の振動モードとスイープ発振条件
８）スイープ発振とパルス発振の組み合わせ
９）環境による振動モード（床面、自動車、電車、・・による振動現象）
・・・
上記について
音圧測定データに基づいた
統計数理モデル（スペクトルシーケンス　（注２））により
表面弾性波の新しい評価方法で最適化します。

（注１）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次の高調波を
ダイナミックな時間経過の変化で発生する共振現象により
高い振幅で高い周波数を実現させたことで起こる
超音波振動の共振現象

（注２）超音波の変化を、抽象代数の圏論やコホモロジーの
スペクトルシーケンスに適応させるといった
オリジナル方法を利用した表現（統計数理モデル）