洗浄液と水槽表面に伝搬する超音波の相互作用

洗浄液の超音波と水槽表面に伝搬する超音波の相互作用を評価する技術
--自己回帰モデルによるフィードバック解析:パワー寄与率の解析--

超音波システム研究所は、
超音波の音圧測定による、時系列データを解析することで、
各種容器内の液体に伝搬する超音波と容器表面の超音波振動による
相互作用を解析評価する技術による分類技術を開発しました。
その結果、相互作用の評価に基づいた
超音波利用状態を制御可能にする、各種改善方法に発展しています。

具体的には、以下のような事例があります
1)超音波の発振周波数・出力レベルの選択基準の設定
2)超音波の発振制御条件の設定(例 ONOFF制御の時間設定)
3)水槽・超音波(振動子)の設置方法
4)液循環制御条件の設定
(例 複数のポンプによる各ONOFF制御条件設定)
5)水槽の強度に合わせた超音波出力の設定
6)超音波の利用目的に合わせた最適化

目的に合わせた、オリジナル超音波システムの開発が可能です。

ポイントは、超音波伝搬特性の確認です。
超音波のダイナミックな変化に対する、応答特性が最も重要です。
この特性により、高調波の発生可能範囲が決定します。
現状では、以下の範囲に対して、対応可能となっています。

超音波:概略仕様
測定範囲 0.1Hz~300MHz
発振範囲 1kHz~25MHz

伝搬範囲 1Hz~700MHz以上

<材質・形状・構造・・・による音響特性>を
把握(測定・解析・評価)することで、
目的に合わせた超音波の伝搬状態を実現します

超音波伝搬状態の測定・解析・評価技術に基づいた、
精密洗浄・加工・攪拌・検査・・への応用実績により、
この技術を公開することにしました。

この技術を、コンサルティング提供しています
興味のある方はメールでお問い合わせください

ポイントは
超音波の相互作用に関する測定・解析・評価技術です、
対象物の条件(材質・形状・構造・サイズ・数量・・)・・により
超音波の伝搬特性を確認(注1)することで、
オリジナル非線形共振現象(注2、3)として
対処することが重要です

注1:超音波の伝搬特性
非線形特性(バイスペクトル解析)
応答特性(インパルス応答解析)
ゆらぎの特性(1/f解析)
相互作用による影響(パワー寄与率の解析)

注2: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調波の発生を
共振現象により高い振幅に実現させたことで起こる
超音波振動の共振現象

注3:過渡超音応力波
変化する系における、ダイナミック加振と応答特性の確認
時間経過による、減衰特性、相互作用の変化を確認
上記に基づいた、過渡超音応力波の解析評価


<特許出願済み>
特開2021-125866 超音波制御(超音波発振制御プローブ)
特開2021-159990 超音波溶接
特開2021-161532 超音波めっき
特開2021-171909 超音波加工
特開2021-175568 流水式超音波洗浄

超音波発振制御プローブの製造技術の一部は
特開2021-125866 に記載しています

特願2023-195514
メガヘルツ超音波とファインバブルを利用した超音波めっき

この技術を、コンサルティング提供します
興味のある方はメールでお問い合わせください

<超音波による相互作用の分類>
1:ゼロ型
2:低周波型
3:高周波型
4:ミックス型

この分類に基づいて、
超音波利用目的に合わせた各種対応(最適化・・)を実施します。

分類の詳細
1:ゼロ型(相互作用が無いタイプ)
容器内の液体振動と容器表面の振動に、ほとんど相関が無い状態
超音波利用に関しては、超音波制御が有効に作用する状態

対応1 音圧データの測定解析により効果的な超音波状態を明確にする
対応2 上記に基づいた各種制御設定(最適化)を行う
対応3 高い周波数の非線形現象が有効な場合は、
超音波プローブ等による、メガヘルツの超音波制御を利用する

2:低周波型(低周波の相互作用があるタイプ)
容器内の低周波液体振動が容器表面の振動に、影響している状態
あるいは、容器表面の低周波振動が容器内の液体振動に、影響している状態
超音波利用に関しては、超音波が低周波の共振現象で有効に利用できない状態

対策1 超音波出力を下げる
対策2 水槽の強度が向上する改善を行う
対策3 メガヘルツ超音波制御の利用

3:高周波型(高周波の相互作用があるタイプ)
容器内の高周波液体振動が容器表面の振動に、影響している状態
あるいは、容器表面の高周波振動が容器内の液体振動に、影響している状態
超音波利用に関しては、高周波の非線形現象で音響流が有効に利用できる状態

対応1 音圧データの測定解析により効果的な超音波状態を明確にする
対応2 上記に基づいた各種制御設定(ダイナミック制御の実現)を行う
対応3 より高い周波数の非線形現象が有効な場合は、
超音波プローブ等による、メガヘルツの超音波制御を利用する

4:ミックス型(各種の相互作用があるタイプ)
容器内の液体振動と容器表面の振動が、複雑に相互作用している状態
超音波利用に関しては、
利用目的に合わせた、超音波のダイナミック制御の最適化が必要な状態

対策1 音圧データの測定解析により超音波の変化を把握にする
対策2 上記に基づいた各種制御設定(ダイナミック制御の最適化)を行う
対策3 より高い周波数の非線形現象が有効な場合は、
超音波プローブ等による、メガヘルツの超音波制御を利用する

https://youtu.be/btZ2dkTxQAQ?si=jwsKoi1OQHbhquNo

https://youtu.be/7gcG-hYVsck?si=WqvDBn1jy34qRol6

https://youtu.be/mNudgAd-Pqw?si=NzZ0Gx9GHZpH_m-V

https://youtu.be/0XZyBiWxYFk?si=XMBW017L5nca-t-E

https://youtu.be/0u1TZSyyxfo?si=gIZqoNQM_BRitvdY

https://youtu.be/UIEL6aDmaok?si=3oFfX2R6A1WkKCdW

https://youtu.be/T-V6FUb_dVo?si=IzB04VE7IBkVqL6h

https://youtu.be/9AYScDFXTzw?si=oDs3h81qt9e_tPpR

https://youtu.be/wGLAgmoAPg8?si=7W1VhmXTHlHMkp1J

超音波発振制御システム(20MHz)
http://ultrasonic-labo.com/?p=18817

超音波の相互作用を評価する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1478

超音波水槽のダイナミック液循環システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=14869

超音波の音圧測定解析による「流水式超音波システム」
http://ultrasonic-labo.com/?p=9762

100MHz以上の超音波伝搬状態を利用可能にする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14411

超音波めっき技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=3272

超音波伝搬状態の測定・解析・評価システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1000

オリジナル超音波実験
http://ultrasonic-labo.com/?p=1745

メガヘルツ超音波による精密洗浄技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1152

低周波刺激で超音波を利用する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=17590

超音波の非線形制御による「表面処理技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=2047

超音波の音圧測定解析
http://ultrasonic-labo.com/?p=1705

超音波の応用(表面弾性波のコントロールによる表面処理)
http://ultrasonic-labo.com/?p=10465

メガヘルツの超音波システム(超音波洗浄機の改良技術)
http://ultrasonic-labo.com/?p=1435

超音波発振制御プローブによる、表面改質技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1280

超音波を利用した「表面弾性波の応用技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=5581

超音波と間接容器による、ナノレベルの攪拌技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=15865

超音波の測定解析に基づいた最適化技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1410

超音波プローブ(発振型、測定型、共振型、非線形型)の製造技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1566

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