低周波の共振現象と、高周波の非線形現象を制御可能な超音波プローブ
－－音圧測定解析に基づいた、超音波の発振制御技術－－
＜＜０．１Ｈｚ～９００ＭＨｚの超音波伝搬制御＞＞
超音波システム研究所は、
各種装置・システムの振動状態について
測定解析に基づいた、
超音波プローブの発振制御方法を開発しました。
具体的には、
０．１Ｈｚ～９００ＭＨｚの超音波伝搬状態を
目的（洗浄、加工、攪拌、溶接、めっき・・）に合せて、
ダイナミック制御する
（低周波の共振現象と、高周波の非線形現象を最適化する）
超音波プローブと発振制御方法に関する技術となります。
各種対象（装置、システム、水槽、振動子、プローブ、治具、対象物・・・）について
基本的な音響特性（応答特性、伝搬特性、相互作用・・）を解析確認することで、
目的の超音波伝搬状態を実現する、発振制御条件の最適化が可能になります。
原則としては、
超音波プローブの音響特徴を利用した
発振波形・出力・スイープ発振条件により
共振現象と高調波の発生現象（非線形現象）を最適化します。
洗浄・攪拌・反応システムでは、
複数の超音波プローブと、揺動装置・液循環装置・・との最適化制御により
幅広い超音波刺激を効率的に利用することが、可能になります。
ポイントは、０．１Ｈｚ～９００ＭＨｚの範囲で、
音圧測定解析に基づいた音響特性の確認です。
参考手順
1：装置・システムの振動測定解析
2：装置・システムの振動状態を評価
3：装置・システムの振動状態評価に基づいた
超音波発振制御プローブの選択（あるいは専用プローブの開発）
4：超音波発振制御プローブの選択と
経験に基づいた発振制御条件の基本設定
5：装置・システムに超音波発振制御プローブを追加して
発振状態での振動測定解析評価
6：超音波発振制御プローブと
装置・システムと
超音波発振制御プローブの発振条件について
微調整により最適化を確認
ポイントは、装置・システムの振動測定です
大型装置の場合、1～100Hzあるいは、0．01～１Hzの
低周波振動モードが発生している場合があります
この様な低周波を考慮した、超音波の発振条件が重要です
特に、スイープ発振条件による、低周波の共振現象は
高い周波数の超音波を大きく減衰させます
発振条件について、非線形現象を考慮した論理モデルに基づいた
微調整（例 出力を０．２Ｖ下げることで、音圧レベルを高くする（注）
あるいは、 あるいは 伝搬周波数範囲を変更する・・・）により、
目的に最適な超音波伝搬状態を実現出来ます
注：超音波出力と伝搬する超音波の音圧に、線形性の関係は小さい
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「音圧測定解析装置（超音波テスターＮＡ）」
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超音波発振制御システム（２０ＭＨｚ）
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