報道関係各位
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2023年12月17日
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　超音波システム研究所
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超音波プローブによるスイープ発振制御技術
（オリジナル超音波システムの開発技術）

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超音波システム研究所は、
超音波プローブによる
スイープ発振による超音波の伝搬制御技術を開発しました。

超音波発振制御プローブの伝搬特性により、
利用目的と相互作用に合わせた、
各超音波プローブ毎に、スイープ発振の条件設定を行います。

対象物や装置・水槽、治工具・・の振動モードを考慮することで、
システムの振動系に合わせた、スイープ発振条件により、
低周波の共振現象を制御することが、可能になります。
３０Ｗ程度の出力でも
３０００－５０００リットルの水槽内に
高い音圧・周波数の超音波振動を伝搬制御することが可能になります。

＜＜具体例＞＞
ダイナミックな変化として、低周波の共振現象と同時に、
超音波プローブの１～１０ＭＭＨｚのスイープ発振条件により、
１０次、３０次、１００次・・・高調波の発生を実現が、
精密洗浄やナノレベルの分散・・に応用出来ます。

ポイントは、音圧データの測定・解析に基づいた
　システムのダイナミックな振動特性を解析・評価することです。
　目的に適した超音波の状態を示す
　新しい評価基準（パラメータ）を設定・確認（注）しました。
　同時に、超音波プローブの製造技術も発展させることが出来ました。

注：
　非線形特性（バイスペクトル・自己相関の変化）
　応答特性（インパルス応答特性）
　ゆらぎの特性（システムの系による固有の振動モード）
　相互作用による影響（パワー寄与率）

統計数理の考え方を参考に
　対象物の音響特性・表面弾性波を考慮した
　オリジナル測定・解析手法を開発することで
　振動現象に関する、詳細な各種効果の関係性について
　新しい技術として開発しました。

詳細な、スイープ発振・・・の設定条件は
　超音波プローブや発振機器の特性も影響するため
　実験確認に基づいて決定します。
　特に、ファンクションジェネレーターは、高周波の連続発振に関して、
　メーカー固有の特性があるため、測定解析確認が重要です。

その結果、
　超音波の伝搬状態と対象物に伝搬する超音波について
　新しい非線形パラメータが大変有効である事例が増えています。

複数の超音波発振・液循環・・・各種制御の組み合わせは、
以下の項目を目的に合わせて最適化します。

　１）共振現象と非線形現象
　２）相互作用と各種機器・部材・・の音響特性
　３）音と超音波と表面弾性波
　４）低周波と高周波（高調波と低調波）
　５）発振波形と出力バランス
　６）発振制御と共振現象（オリジナル非線形共振現象（注１））
　７）装置固有の振動モードとスイープ発振条件
　８）スイープ発振とパルス発振の組み合わせ
　９）環境による振動モード（床面、自動車、電車、・・による振動現象）
　・・・
　上記について
　音圧測定データに基づいた
　統計数理モデル（スペクトルシーケンス　（注２））により
　表面弾性波の新しい評価方法で最適化します。

（注１）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次の高調波を
　ダイナミックな時間経過の変化で発生する共振現象により
　高い振幅で高い周波数を実現させたことで起こる
　超音波振動の共振現象

（注２）超音波の変化を、抽象代数の圏論やコホモロジーの
　スペクトルシーケンスに適応させるといった
　オリジナル方法を利用した表現（統計数理モデル）

例１
１）１．０ＭＨｚ～１５ＭＨｚのスイープ発振制御１
２）０．６ＭＨｚ～　５ＭＨｚのスイープ発振制御２
３）４２ｋＨｚ　３５Ｗ（超音波洗浄器）
　による、ナノレベルの精密洗浄

例２
１）３ＭＨｚ～２０ＭＨｚのスイープ発振制御１
２）６０ｋＨｚ～３ＭＨｚのスイープ発振制御２
３）４２ｋＨｚ　３５Ｗ（超音波洗浄器）
　による、金属粉末のナノ分散処理

例３
１）８００ｋＨｚ～２２ＭＨｚのスイープ発振制御１
２）１００ｋＨｚ～１１ＭＨｚのスイープ発振制御２
３）４２ｋＨｚ　３５Ｗ（超音波洗浄器）
　による、食品・薬品・・の乳化・分散処理

例４
１）３ＭＨｚ～２０ＭＨｚのスイープ発振制御１
２）６０ｋＨｚ～３ＭＨｚのスイープ発振制御２
　による、金属部品の表面処理（表面残留応力の緩和・均一化技術）

例５
１）１ＭＨｚ～１２ＭＨｚのスイープ発振制御１
２）８０ｋＨｚ～７ＭＨｚのスイープ発振制御２
　による、樹脂部品の表面処理（表面残留応力の緩和・均一化技術）

標準設定
１）３ＭＨｚ～２０ＭＨｚのスイープ発振制御１
２）６０ｋＨｚ～１３ＭＨｚのスイープ発振制御２
３）４２ｋＨｚ　３５Ｗ（超音波洗浄器）
　による、超音波のダイナミック制御
　（ダイナミック変動型の超音波伝搬制御を実現）

注：超音波洗浄器の水槽表面に関して、
　超音波発振制御プローブと
　脱気ファインバブル発生液循環装置により
　表面残留応力緩和・均一化処理を行っています。
　均一化の効果として、
　２００ＭＨｚ以上の高調波による超音波制御が実現しています。

参考

超音波洗浄のメカニズムと効果的な活用法
http://ultrasonic-labo.com/?p=18171

超音波技術（コンサルティング対応）
http://ultrasonic-labo.com/?p=1401

超音波のダイナミック制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=15848

超音波の相互作用を評価する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=12202

ＡＩＣ（情報量規準）を利用した超音波技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1074

２種類の異なる「超音波振動子」を同時に照射するシステム
http://ultrasonic-labo.com/?p=2450

超音波洗浄機の音圧測定システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1609

超音波による音響特性テスト（超音波洗浄の適性確認）
http://ultrasonic-labo.com/?p=15767

音響流（超音波）制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1258

音圧測定・解析に基づいた、超音波のコントロール技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=15028

超音波振動子の表面残留応力緩和技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1798

超音波「音圧測定解析装置（超音波テスターＮＡ）」
http://ultrasonic-labo.com/?p=1722

超音波振動子のファンクションジェネレーター発振
http://ultrasonic-labo.com/?p=1179

非線形現象をコントロールする超音波システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=2015

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

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


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（できるだけ，メールアドレスに，お問い合わせ下さい。）
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