超音波システム研究所は、
オリジナル超音波システム(音圧測定解析評価・発振制御)を利用した
超音波の伝搬特性・伝搬経路を考慮した、
表面弾性波のダイナミック制御技術を開発しました。
超音波の非線形制御システムを開発するための基礎技術です。
目的(洗浄・加工・攪拌・化学反応・・)に合わせた
様々な応用を実現しています。
各種材質・構造・サイズ・・・に対する
メガへルツ超音波の基礎実験を公開しています。
ポイントは
超音波伝搬に関する非線形現象を
効率の高い状態で制御可能にする
振動システムとしての
発振条件の設定(波形・出力・周波数・変化・・・)です。
上記の具体的な技術として
水槽・治工具・・・と超音波の相互作用による
非線形現象(バイスペクトル)を
目的(洗浄、攪拌、加工、溶接、表面処理、応力緩和処理、検査・・)
に合わせて制御する、具体的なシステム技術を開発しました。
例 標準システム1(水槽内の液量 2000リットルまでの場合)
超音波とファインバブルで表面改質処理した水槽
(水槽材質は、ステンレスでも、ガラス・塩ビ・アクリル・・でも可能)
脱気ファインバブル発生液循環装置 1台 ONOF制御
ベースとなる超音波振動子 1台 ONOFF制御
35-45kHz 600W(出力10W~400W)
メガヘルツの超音波発振制御プローブ 2本
メガヘルツの超音波発振制御プローブ1 パルス発振
1~20MHz(出力15W)
メガヘルツの超音波発振制御プローブ2 スイープ発振
13~20MHz(出力15W)
例 標準システム2(水槽内の液量が 2000リットルを超える場合)
超音波とファインバブルで表面改質処理したステンレス水槽
(液循環を考慮した水槽設計が望まれる
オーバーフロー水槽構造により、塩ビ水槽での対応も可能)
脱気ファインバブル発生液循環装置 2台 ONOF制御
(ONOFF制御は個別設定)
ベースとなる超音波振動子 2台 ONOFF制御
35-45kHz 600W(出力10W~400W)
25-35kHz 600W(出力10W~400W)
メガヘルツの超音波発振制御プローブ 4本
メガヘルツの超音波発振制御プローブ1 パルス発振
10~20MHz(出力8W)
メガヘルツの超音波発振制御プローブ2 スイープ発振
10~18MHz(出力15W)
メガヘルツの超音波発振制御プローブ3 パルス発振
10~20MHz(出力8W)
メガヘルツの超音波発振制御プローブ4 スイープ発振
13~20MHz(出力15W)
例 標準システム3(縦・横・高さの最大サイズが5m以内の装置場合)
注1:メガヘルツ超音波の伝搬状態に対する確認が必要
注2:超音波の伝搬効率が悪い場合、最適な専用プローブを開発
メガヘルツの超音波発振制御プローブ 3本
メガヘルツの超音波発振制御プローブ1 スイープ発振
1~20MHz(出力15W)
メガヘルツの超音波発振制御プローブ2 スイープ発振
11~20MHz(出力15W)
メガヘルツの超音波発振制御プローブ3 パルス発振
13~18MHz(出力10W)
例 標準システム4(縦・横・高さの最大サイズが100m以上の装置場合)
注1:メガヘルツ超音波の伝搬状態に対する確認が必要
注2:超音波の伝搬効率が悪い場合、最適な専用プローブを開発
メガヘルツの超音波発振制御プローブ 3本
メガヘルツの超音波発振制御プローブ1 スイープ発振
60kHz~20MHz(出力10W)
メガヘルツの超音波発振制御プローブ2 スイープ発振
5MHz~20MHz(出力10W)
メガヘルツの超音波発振制御プローブ3 パルス発振
13~18MHz(出力10W)
実施例
超音波の伝搬状態の測定・解析技術を利用した結果、
1)50次以上の高調波の制御を実現
2)20kHz以下の共振現象と非線形現象を
利用目的に合わせて最適化
(精密洗浄では非線形現象を優先
バラツキの多い対象の分散では、開始時は共振現象を優先
対象が小さくなるにつれて、非線形現象を優先
一定のレベルになった後は、
共振現象と非線形現象をバランス良く変化させる
機械加工では、装置の振動モードに合わせて、
共振現象と非線形現象の変化の範囲を最適化・調整する)
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)
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
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(音圧データの解析確認)
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
部品表面の超音波伝搬特性
1)低周波の共振モード(自己相関)
2)高周波の非線形モード(バイスペクトル)
3)超音波プローブの応答特性(インパルス応答)
4)超音波プローブの相互作用(パワー寄与率)
5)表面の均一性(上記のダイナミック特性)
超音波による表面検査技術
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超音波プローブの発振制御による部品検査技術
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超音波の非線形特性を利用した検査技術を開発 NO.2
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超音波の音圧・振動データから、新しい超音波利用を導く
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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
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超音波プローブによる、非線形制御技術
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超音波制御技術(特開2021-125866)
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超音波の音圧測定解析に基づいた、超音波伝搬現象の分類
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超音波プローブの伝搬特性テスト
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一つの発振チャンネルから二種類の超音波プローブを発振制御する技術
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超音波発振システム(20MHz)の製造販売
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超音波発振制御システム(20MHz)
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200MHz以上の超音波伝搬現象による表面改質処理
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超音波発振制御プローブのオーダーメード対応
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超音波水槽と液循環の最適化技術
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音圧測定解析に基づいた、超音波システムの開発技術
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キャビテーションと音響流の制御技術
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メガヘルツの超音波洗浄器(音響流のコントロール技術)
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超音波システム(音圧測定解析、発振制御)の利用技術
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超音波プローブによる、スイープ発振システム
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