超音波の非線形現象をダイナミックに制御する技術 - 超音波システム研究所

超音波の非線形現象をダイナミックに制御する技術
（ファインバブルと超音波の相互作用をコントロール）

－－液循環ポンプの流水と超音波プローブによる非線形発振制御技術－－

超音波システム研究所は、
脱気ファインバブル発生液循環装置と
超音波プローブによるメガヘルツの発振制御により
「超音波の非線形現象（音響流）を制御する技術」を開発しました。

この技術は
変化する超音波の音圧データの非線形解析に基づいて
超音波（キャビテーション・音響流）のダイナミック特性を制御します。

具体的な対象物の構造・材質・音響特性に合わせ、
効果的な超音波（キャビテーション・音響流）伝搬状態を、
超音波・対象物・水槽・治具・洗浄液・・・の相互作用を測定確認して、
目的に合わせた最適な超音波制御条件を実現します。

特に、
音響流制御による、高調波のダイナミック特性により
ナノレベルの対応（乳化・分散、洗浄、加工・・）が実現しています。

金属粉末をナノサイズに分散する事例から応用発展させました。

超音波装置固有の
定在波やキャビテーションのダイナミック特性に基づいた
適切なキャビテーションと音響流のバランスを最適化する技術として
複数の超音波プローブによるメガヘルツの超音波発振条件により、
様々な具体的な事例で実現しています。

これまでは、各種溶剤の効果と超音波の効果・・・・
様々な、トレードオフの関係にある場合が多かったのですが
この技術により、適切な相互作用による相乗効果として、
１０次以上の高調波を含んだ、
音響流のダイナミック制御が可能になりました。

オリジナル超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
音響流の評価・・・・多数のノウハウ・・・を
コンサルティング対応しています。

＜＜ 超音波の音圧データ解析 ＞＞

１）時系列データに関して、
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
測定データの統計的な性質（超音波の安定性・変化）について
解析評価します

２）超音波発振（発振部の発振）による影響を
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・・に関して
超音波振動現象の応答特性として解析評価します

３）発振と対象物（洗浄物、洗浄液、水槽・・）の相互作用を
パワー寄与率の解析により評価します

４）超音波の利用（洗浄・加工・攪拌・・）に関して
超音波効果の主要因である対象物（表面弾性波の伝搬）
あるいは対象液に伝搬する超音波の
非線形（バイスペクトル解析結果）現象により
超音波のダイナミック特性を解析評価します

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
これまでの経験と実績に基づいて実現しています。

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/

超音波の伝搬特性
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（インパルス応答特性の解析）
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