2024年01月19日 06時10分
超音波システム研究所

音圧測定・解析に基づいた、超音波のコントロール技術を開発 No.3

報道関係各位
                          2024年01月19日
                       超音波システム研究所
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音圧測定・解析に基づいた、超音波のコントロール技術を開発 No.3
---超音波データの統計数理(R言語・環境による解析)---

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超音波システム研究所は、
 多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析技術を応用した、
 超音波伝搬状態の「測定・解析・制御・評価技術」を開発しました。

超音波テスターと超音波発振制御プローブを利用したこれまでの
 計測・解析結果(注)を、洗浄・攪拌・検査・・加工・・の効果として
 整理することで、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)を開発しました。

注:
 非線形特性
 応答特性
 ゆらぎの特性
 相互作用による影響

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
 新しい理解を深めています。

その結果、
 超音波の伝搬状態と対象物の表面について
 非線形パラメータ(注)が大変有効である事例を確認しています。

注:
 バイスペクトルの変化
 自己相関の変化

特に、洗浄・加工・表面処理効果に関する評価事例・・
 解析結果に基づいた、制御・改善・・・が実現しています。

<統計的な考え方について>
 統計数理には、抽象的な性格と具体的な性格の二面があり、
 具体的なものとの接触を通じて
 抽象的な考えあるいは方法が発展させられていく、
 これが統計数理の特質である
           科学の中の統計学 赤池 弘次 (編集)より  


<参考>
以下のプログラムを参考にして開発・作成した
 オリジナルソフト(解析システム)を
 オープンソースの統計解析システム 「 R 」 で
 実行・解析しています

生体のゆらぎとリズム コンピュータ解析入門:和田孝雄/著:講談社

赤池モデルを臨床にいかす画期的な解説書。
1/fゆらぎ解析に必須かつ難解な赤池モデルと、
 臨床への応用を懇切丁寧に解説。
生体のダイナミクスに関心をもち臨床デ-タ解析に携わる
 医学者・工学者待望の書

内容(「MARC」データベースより)
〈CD-ROM付き〉生体のゆらぎとリズムの時系列解析への入門。
 第一線の研究者である著者が、
 経験した者だけが知る様々な困難点について、
 他に類例のないユニークな視点から細部の議論を展開する。

インパルス応答
(時間領域での伝達特性:ラプラス変換するとS領域での伝達特性)

周波数伝達関数
(周波数領域での伝達特性)


超音波の音圧測定解析

超音波システム研究所は、
多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析技術を応用した、
「超音波の伝搬状態を測定・解析・評価する技術」を利用して
利用目的に合わせた、超音波プローブの特性を確認評価しています。

<<超音波の音圧データ解析・評価>>

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)超音波発振による、発振部が発振による影響を
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)
注:TIMSAC(TIMe Series Analysis and Control program)
注:「R」フリーな統計処理言語かつ環境

超音波プローブの伝搬特性
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(インパルス応答特性の解析)
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

参考 https://youtu.be/beEY713KwN0

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


<<超音波システム>>

超音波の音圧測定解析システム(オシロスコープ100MHzタイプ)
http://ultrasonic-labo.com/?p=17972

超音波の音圧測定解析システム「超音波テスターNA」
http://ultrasonic-labo.com/?p=16120

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

超音波技術:多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析
http://ultrasonic-labo.com/?p=15785

超音波の非線形現象を評価する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=13919

<<超音波技術>>

超音波の音圧測定・解析・発振制御システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1546

超音波発振システム(1MHz、20MHz)
http://ultrasonic-labo.com/?p=18817

超音波システム(音圧測定解析、発振制御)
http://ultrasonic-labo.com/?p=19422

二種類の超音波プローブを発振制御する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14350

2台のファンクションジェネレータの利用技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2295

ファインバブルと超音波による、表面処理技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=18109

超音波装置(設計・製造・・)のコンサルティング対応
http://ultrasonic-labo.com/?p=7378

超音波洗浄器(水槽表面)の表面残留応力緩和・均一化処理
http://ultrasonic-labo.com/?p=19422

メガヘルツの超音波制御技術(洗浄、加工、攪拌、表面処理・・・)
http://ultrasonic-labo.com/?p=5267

超音波とファインバブルを利用した「めっき処理」技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=18093

超音波の音圧測定解析に基づいた、超音波伝搬現象の分類
http://ultrasonic-labo.com/?p=10013


参考書籍

1:統計数理
 1)叩いて超音波で見る―非線形効果を利用した計測
  佐藤 拓宋 (著) 出版社: コロナ社 (1995/06) 

 2)電気系の確率と統計
  佐藤 拓宋 (著)  出版社: 森北出版 (1971/01)

 3)不規則信号論と動特性推定
  宮川 洋 (著), 佐藤拓宋 (著), 茅 陽一 (著)
   出版社: コロナ社 (1969) 

 4)赤池情報量規準AIC―モデリング・予測・知識発見  
  赤池 弘次 (著), 室田 一雄 (編さん), 土谷 隆 (編さん) 
   出版社: 共立出版 (2007/07)

 5)ダイナミックシステムの統計的解析と制御
  赤池 弘次 (著), 中川 東一郎 (著) 
   出版社: サイエンス社(1972) 

2:シミュレーション
 「波動解析と境界要素法」
  福井 卓雄 小林 昭一 京都大学学術出版会 (2000/03)

3:弾性波動
 「弾性波動論の基本 」 田治米 鏡二 (著) 槇書店 (1994/10)

 「弾性波動論 」佐藤 泰夫 (著) 岩波書店 (1978/03)

4:流体力学
 「内部流れ学と流体機械」 妹尾 泰利 (著) 養賢堂 (1973)

 「流体力学 」日野 幹雄 (著) 朝倉書店 (1974/03)

 「流体力学 」日野 幹雄 (著) 朝倉書店 (1992/12)

 「噴流工学 」社河内敏彦(著) 森北出版(2004/03)

5:超音波
 「やさしい超音波工学―拡がる新応用の開拓」
  川端 昭 (編著), 高橋 貞行 (著) 一ノ瀬 昇 (著)
   工業調査会 増補版 (1998/01)

6:振動
 「振動について」リチャード・ビジョップ(著)講談社(1981)

7:コンストラクタル法則
 「流れとかたち」エイドリアン・ベジャン(著)紀伊國屋書店 (2013)


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   東京都八王子市明神町2丁目25-3
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