ポータブル超音波洗浄器を利用した音響流(非線形現象)制御技術

報道関係各位

2024年09月22日

超音波システム研究所


ポータブル超音波洗浄器を利用した音響流(非線形現象)制御技術
 
(超音波と水槽の相互作用をコントロールする技術を応用)


ポータブル超音波洗浄器と超音波プローブによる超音波発振制御技術

超音波システム研究所は、
 ポータブル超音波洗浄器と
 超音波プローブによるメガヘルツの発振制御の組み合わせにより
「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(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プローブの発振条件(注)を設定します。

注:発振波形、発振出力、制御条件、・・・・
(例 矩形波 duty47% 13V スイープ発振 3-18MHz・・・)

特に、
 音響流制御により発生する、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
 材料開発、化学反応のコントロールシステム、・・・実用化しています。

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、
 様々機器に対して、幅広い対応が可能になりました。

対応事例
 半導体洗浄装置、機械加工装置、溶接装置、めっき処理プロセスへの追加、
 自動車製造装置、医療機器製造装置、食品製造装置、・・・・
 保守・メンテナンス装置、船舶、プラント、・・

これまでは、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、各種の相互作用に対応した
 超音波プローブの発振制御を設定対応します。
 複数の超音波プローブを利用した、
 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)

<< 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/

 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

<<超音波技術>>

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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抽象代数モデルと超音波現象の実験・検討サイクル
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超音波の非線形現象を評価する技術
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超音波の音圧測定解析
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超音波洗浄について
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【本件に関するお問合せ先】
超音波システム研究所
住所:〒192-0046 
   東京都八王子市明神町2丁目25-3
   SOHOプラザ京王八王子 303
担当  斉木 
電話 090-3815-3811
メールアドレス  info@ultrasonic-labo.com
(できるだけ,メールアドレスに,お問い合わせ下さい。)
ホームページ  http://ultrasonic-labo.com/

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