メガヘルツ超音波の表面弾性波制御技術

（超音波の非線形制御システムを開発する技術）

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
３５－５０ｋＨｚ　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
３５－４０ｋＨｚ　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）