報道関係各位
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2025年02月13日
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　超音波システム研究所
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スイープ発振とパルス発振の組み合わせによる非線形発振制御技術

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超音波システム研究所は、
表面弾性波の非線形振動現象を利用した
スイープ発振とパルス発振の組み合わせによる
超音波の発振制御技術を開発しました。

２種類の超音波発振制御プローブにより、
利用目的と相互作用の測定・解析確認に基づいた
スイープ発振とパルス発振の条件設定（注）を行います。

注：波形、出力、制御、・・・プローブ、取り付け方法、伝搬環境・・

対象物や水槽、治工具・・の固有振動数や
システムの振動系を考慮した、
低周波の共振現象を適切に利用することで
１０Ｗ以下の出力でも
３０００－５０００リットルの水槽内に
高い音圧の超音波を伝搬させることが可能になります。

超音波の音圧に関するダイナミック変化と同時に、
非線形現象として、
１ＭＨｚの発振に対する
１０次、３０次、１００次・・の高調波の発生もコントロール可能です。

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評価することです。
　評価に基づいた、スイープ発振・パルス発振条件の組み合わせにより、
　目的に適した超音波伝搬状態のダイナミック特性を示す
　新しい評価基準（パラメータ）として、開発・確認（注）しました。

注：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）

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、スイープ発振とパルス発振・・・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。

その結果、
　超音波の伝搬状態と対象物の表面について
　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。

複数の超音波プローブによる各種伝搬条件の組み合わせは、
以下の項目を目的に合わせて最適化します。

　１）線形現象と非線形現象
　２）相互作用と各種部材の音響特性
　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））
　・・・
　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）

超音波の最適化技術１
　http://ultrasonic-labo.com/?p=15226

超音波の最適化技術２
　http://ultrasonic-labo.com/?p=16557

実用的な対応について

これまでの音圧データの測定解析結果から
　効果的な利用方法を
　以下のような
　４つの制御に分類することができました。

　１：スイープ発振とパルス発振の組み合わせ制御（線形型：推奨タイプ）
　２：２種類のスイープ発振とパルス発振の組み合わせ制御（非線形型）
　３：３種類のスイープ発振とパルス発振の組み合わせ制御（ミックス型）
　４：上記の組み合わせによるダイナミック制御（変動型）

現実として、＜線形型、非線形型、ミックス型＞は、
長期的に安定して実現することは難しく
変動型として、スイープ発振条件により、以下のような
　３つの制御タイプで、実用化することができます。
　１：線形変動制御型
　２：非線形変動制御型
　３：ミックス変動制御型（ダイナミック変動型）

　上記の各タイプに基づいた装置開発・制御設定・検査・・・
　超音波技術の応用に関して成功事例が多数あります。


参考動画

https://youtu.be/bDPxwPROqLo?si=TO72rDmAorTH21QA

https://youtu.be/jrdeY1S81Oo?si=fQjKLO3XD7zu8Xny

https://youtu.be/DtEubriG5tg?si=QDQfjsPpEUWqTpYI

https://youtu.be/AqJnfZ3xT7I?si=xmPzTT3r8s3Kmtri

https://youtu.be/w79TbcpqPLU?si=qSGcaXTcUiYJ1tsD

https://youtu.be/FdAoiRYhK8E?si=fFpIP2ijSbNuyO_P

https://youtu.be/sES9DmtR1Cs?si=BoWF1RsOMkeRuo03


参考技術

超音波の音圧・振動データから、新しい超音波利用を導く
http://ultrasonic-labo.com/?p=1811

抽象代数モデルと超音波現象の実験・検討サイクル
http://ultrasonic-labo.com/?p=15065

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

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

コンサルティング対応＜音圧測定・実験・解析・評価＞
http://ultrasonic-labo.com/?p=15402

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

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

音圧測定解析に基づいた、超音波システムの開発技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1484

超音波を利用した「振動計測技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=16046

超音波発振システム（２０ＭＨｚ）の製造販売
http://ultrasonic-labo.com/?p=1648

超音波洗浄セミナーテキストの公開
http://ultrasonic-labo.com/?p=12973

キャビテーションと音響流の制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2947

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

新しい超音波発振制御プローブの製造方法
http://ultrasonic-labo.com/?p=1184

水槽と超音波と液循環に関する最適化・評価技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=7277

シャノンのジャグリング定理を応用した「メガヘルツの超音波制御」方法
http://ultrasonic-labo.com/?p=1996

超音波プローブによる、非線形制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1566

特開2021-125866　超音波制御
http://ultrasonic-labo.com/?p=16309

超音波プローブの伝搬特性テスト
http://ultrasonic-labo.com/?p=14570

一つの発振チャンネルから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

超音波の非線形振動現象をコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=11267

超音波プローブによる、スイープ発振システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1263

超音波と表面弾性波（オリジナル超音波システムの開発技術）
http://ultrasonic-labo.com/?p=14264

超音波の非線形現象をコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14878

超音波洗浄器による＜メガヘルツの超音波＞技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1879


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住所：〒192-0046　
　　　東京都八王子市明神町２丁目２５－３
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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/