メガヘルツ超音波による「表面残留応力の緩和処理 －非線形発振制御による表面弾性波の制御技術－

オリジナル超音波発振制御プローブのメガヘルツ発振制御による、超音波振動の共振現象と非線形現象を最適化する技術

超音波システム研究所は、 超音波の発振制御技術による 表面弾性波の非線形振動現象をコントロールする技術を開発しました。 各種対象（水槽、振動子、プローブ、治具、対象物・・・）について 基本的な超音波の音響特性（応答特性、伝搬特性）を確認することで、 利用目的に合わせた、超音波伝搬状態を、発振制御により実現します。 ２種類以上の非線形共振型超音波発振制御プローブによる、 スイープ発振、パルス発振の発振条件の設定（注）により 高い音圧レベルの共振現象と、 高調波の発生現象（１０次以上の非線形現象）による、 ９００ＭＨｚ以上の高周波伝搬状態を、ダイナミック制御します。 注：精密洗浄事例 スイープ発振　７００ｋＨｚ～２０ＭＨｚ　１５Ｗ パルス発振　　１３ＭＨｚ　８Ｗ 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） 注：「R」統計処理言語 　autcor：自己相関の解析関数 　bispec：バイスペクトルの解析関数

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超音波とファインバブルによる、音響流（超音波効果の主要因：非線形現象）のコントロール技術

超音波システム研究所は、 超音波の非線形性に関する「測定・解析・制御」技術を応用した、 超音波の＜解析・評価＞方法（システム）を開発しました。 この技術を利用した 脱気マイクロバブル発生液循環システムの コンサルティングを行っています。 複雑に変化する超音波の利用状態を、 　安定した状態で利用（制御）するために 　現場にある、具体的な水槽に対して 　脱気マイクロバブル発生液循環システムを追加セットする 　コンサルティングを行います。 １：原理の説明 ２：洗浄機（装置）に合わせた具体的な提案 ３：ノウハウ説明 ４：確認方法、調整方法、メンテナンス方法の説明 ファインバブルとメガヘルツ超音波による非線形振動制御技術開発 この技術について 「超音波を利用した振動測定技術」として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（インパルス応答特性の解析） ４）相互作用の検出（パワー寄与率の解析）

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メガヘルツ超音波の発振制御が容易にできる超音波システムーー超音波プローブの伝搬特性を評価する技術を応用ーー

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、発振制御）により、 　対象物に伝搬する表面弾性波（超音波振動）の、 　非線形現象をコントロールする技術を開発しました。 ＜＜超音波の非線形振動現象をコントロールする技術＞＞ １）ファンクションジェネレータによる発振制御を 　対象物の音響特性に合わせて、 　発振出力、波形、変化・・・させる制御設定技術 ２）超音波発振電圧の変化を、制御可能にする 　超音波発振制御プローブの、発振面の調整を含めた製造技術 ３）１００メガヘルツの超音波振動変化を、計測可能にする 　超音波測定プローブの、発振面の調整を含めた製造技術 ４）スイープ発振条件の最適化技術 上記の技術を利用して 　目的に合わせた 　超音波の伝搬状態をコントロール（最適化）します。 注：対象物の音響特性と超音波の発振制御による相互作用について 　非線形現象に関する音圧データの解析評価に基づいて 　超音波のダイナミック制御・・・・を行います 　（超音波テスターで、音圧の測定・解析・確認・評価を行っています）

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９００ＭＨｚ以上の超音波伝搬状態を制御可能にする超音波プローブ

超音波システム研究所は、 ９００ＭＨｚ以上の超音波伝搬状態を制御可能にする 超音波プローブのオーダーメード対応します。 目的に合わせた、 　オリジナル超音波発振制御プローブを製造開発対応します。 超音波プローブ：概略仕様 　測定範囲　０．０１Ｈｚ～２００ＭＨｚ 　発振範囲　０．５ｋＨｚ～２５ＭＨｚ 　伝搬範囲　０．５ｋＨｚ～９００ＭＨｚ以上（解析により確認評価） 　材質　ステンレス、ＬＣＰ樹脂、シリコン、テフロン、ガラス・・・ 　発振機器　例　ファンクションジェネレータ ＜金属・樹脂・ガラス・・・の音響特性＞を把握することで 　発振制御により、音圧レベル、周波数、ダイナミック特性について 　目的に合わせた伝搬状態を実現します 超音波伝搬状態の測定・解析・評価技術に基づいた、 　精密洗浄・加工・攪拌・検査・・への新しい基礎技術です。 各種部材（ガラス容器・・）の音響特性（表面弾性波）の利用により 　２０Ｗ以下の超音波出力で、５０００リッターの水槽でも、 　数トンの構造物、工作機械、・・への超音波刺激は制御可能です。

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超音波プローブのダイナミック特性を評価する技術

超音波システム研究所は、 ＜超音波伝搬特性（音響特性）の分類＞に基づいた、 ５００Ｈｚから９００ＭＨｚの超音波伝搬状態を制御可能にする 超音波プローブの製造・評価技術を開発しました。 目的に合わせた、 　オリジナル超音波発振制御プローブの製造開発が可能です。 この技術を、コンサルティング提供しています 　興味のある方はメールでお問い合わせください 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（発振電圧と受信電圧の相互作用：パワー寄与率を解析） 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

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共振現象と非線形現象を制御可能にする超音波発振制御プローブ－－非線形発振制御による表面改質（表面残留応力の緩和）技術 －－

超音波システム研究所は、 ０．１Ｈｚ～９００ＭＨｚの超音波伝搬状態を測定可能にする 超音波プローブ・音圧測定解析システムの製造・開発技術を、 コンサルティング提供します。 超音波の音圧測定解析システム（超音波テスター：標準システム） １．内容 　　超音波洗浄機の音圧測定専用プローブ　１本 　　超音波測定汎用プローブ　　１本 　　オシロスコープセット　１式 　　解析ソフト・説明書・各種インストールセット　１式 ２．特徴（標準的な仕様の場合） 　　＊測定（解析）周波数の範囲 　　　仕様　０．１Ｈｚ　から　１０ＭＨｚ 　　＊超音波発振 　　　仕様　１Ｈｚ　から　１００ｋＨｚ 　　＊表面の振動計測が可能 　　＊24時間の連続測定が可能 　　＊任意の２点を同時測定 　　＊測定結果をグラフで表示 　　＊時系列データの解析ソフトを添付 超音波プローブによる測定システムです。 　超音波プローブを対象物に取り付けて発振・測定を行います。 　測定したデータについて、 　位置や状態と、弾性波動を考慮した解析で、 　各種の音響性能として検出します。

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金属表面の応力緩和を実現する、超音波のダイナミック制御

超音波システム研究所は、 ２台のファンクションジェネレータを利用することで 　全く新しい超音波のダイナミック制御技術を開発しました。 　２種類の異なる波形による（スイープ）発振により、 　超音波の非線形現象（注）をコントロールする技術を実現しました。 注： オリジナル発振制御により発生する（１０次以上の）高調波の発生を 低周波の振動現象と共振することで 高い振幅の高調波の発生を実現させた 超音波振動の非線形（共振）現象 各種部材の超音波伝搬特性を目的に合わせて最適化することで 効率の高い超音波発振制御が可能になります。 超音波テスターの音圧データの測定解析により 表面弾性波のダイナミックな変化を、 利用目的に合わせて、コントロールするシステム技術です。 実用的には、 複数（２種類）の超音波プローブによる 複数（２種類）の発振（スイープ発振、パルス発振）が 複雑な振動現象（オリジナル非線形共振現象）を発生させることで 高い音圧で高い周波数の伝搬状態、あるいは、 目的の固有振動数に合わせた 低い周波数の高い音圧レベルの伝搬状態を実現します。

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音圧測定解析に基づいた、超音波による表面弾性波の制御技術を利用した、オリジナル超音波システムの開発

超音波システム研究所は、 超音波制御により表面弾性波を利用した、 応用技術を開発しました。 超音波と表面弾性波の組み合わせにより 　ダイナミックな超音波伝搬制御を実現します。 ポイントは 　表面弾性波による非線形現象を 　効率の高い状態で制御可能にする 　設定です。 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、応力緩和、検査・・）に合わせて制御する 　システム技術を開発しました。 超音波の伝搬状態の測定・解析技術を利用した結果、 　高調波の制御を実現していること 　非線形現象を調整できることを確認しています。 システムの音響特性を 　（測定・解析・評価）確認して対応することがノウハウです

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オリジナル超音波プローブの「発振・制御」技術

超音波システム研究所は、 超音波制御により表面弾性波を利用した、 応用技術を開発しました。 超音波と表面弾性波の組み合わせにより 　ダイナミックな超音波伝搬制御を実現します。 ポイントは 　表面弾性波による非線形現象を 　効率の高い状態で制御可能にする 　設定です。 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、応力緩和、検査・・）に合わせて制御する 　システム技術を開発しました。 超音波の伝搬状態の測定・解析技術を利用した結果、 　高調波の制御を実現していること 　非線形現象を調整できることを確認しています。 システムの音響特性を 　（測定・解析・評価）確認して対応することがノウハウです

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対象を伝搬する超音波の測定解析に基づいた最適化技術

＜超音波のダイナミック制御システム＞ 超音波の伝搬状態をシステムとしてとらえ、解析と制御を行う 多くの超音波利用の目的は、 　対象物・対象液に伝搬する超音波の 　非線形現象の予測あるいは制御にあります。 しかし、多くの実施例で 　キャビテーションによる理論と 　実際の違いによる問題が多数指摘されています。 この様な事例に対して 　１）障害を除去するものは 　　　時系列で変化する超音波について、 　　　音圧データの統計的データ処理である 　　　＜超音波伝搬状態の計測・解析技術＞ 　２）対象に関するデータの解析の結果に基づいて 　　　対象の音響特性を確認する 　　　＜対象物の表面弾性波や 　　　　対象液の音響流に関する音響特性を検出する技術＞ 　３）特性の確認により 　　　超音波のダイナミック制御の実現に進む 　　　＜非線形現象をコントロールする技術 　　　　複数の超音波に対するスイープ発振制御＞ 以上の方法により 　超音波を効率的な利用状態に改善し 　目的とする超音波の利用を実現した 　オリジナル超音波制御システムの実施例が多数あります

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超音波洗浄機のダイナミック制御技術

超音波システム研究所は、 　流れとかたちに関する「コンストラクタル法則」を利用した、 　超音波洗浄技術を開発しました。 ＜参考＞ １）振動について ロイヤル・インスティテューション １３３回「振動」より 機械工学の重要な一分野のほとんどすべてを、 ここに記述してみようと思っている 【著者】リチャード・ビジョップ　 【訳者】中山秀太郎　　講談社（1981年　Ｂ－４７１） ２）流れとかたち 　すべてのかたちの進化は 　流れをよくするという「コンストラクタル法則」が支配している! 【著者】　 Adrian Bejan　　 J. Peder Zane 【訳者】　柴田裕之　【解説者】　木村繁男　　紀伊國屋書店 (2013年) ３）サイバネティクスはいかにしてうまれたか 【著者】　ノーバート・ウィナー　 【訳者】　鎮目恭夫　　みすず書房（1956年） 上記を参考・ヒントにして 　超音波伝播現象における 　「非線形効果」を測定・利用する技術を 　流れをよくするという「コンストラクタル法則」で 　整理することで、超音波洗浄技術にまとめています。

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脱気ファインバブル発生液循環装置によるキャビテーションと音響流の最適化

超音波システム研究所は、 　超音波の伝搬現象に関する測定・解析・評価技術に基づいて、 　超音波加工、攪拌、化学反応・・にも利用可能な、 　マイクロバブルを利用した超音波洗浄機を開発しました。 推奨システム概要 １：超音波とマイクロバブルによる表面改質処理を行った 　　２種類の超音波振動子（標準タイプ　３８ｋＨｚ，７２ｋＨｚ) ２：超音波とマイクロバブルによる表面改質処理を行った 　　超音波専用水槽(標準タイプ　内側寸法：500*310*340mm) ３：脱気・マイクロバブル発生液循環システム ４：制御装置による、超音波出力と液循環の最適化制御システム ５：超音波テスターによる、音圧管理システム ＊特徴 超音波専用水槽による効果的な装置です 効率の高い超音波利用により 通常の水槽では強度・耐久性が不十分です 洗浄・攪拌・表面改質・・・対象と目的により ２種類の超音波（振動子）を組み合わせて制御します 推奨タイプの組み合わせは 　３８ｋHz、７２ｋHzの状態です 20μｍ以下のファインバブルを安定して利用する技術

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－－音圧測定解析評価に基づいて、低周波の共振現象と高周波の非線形現象を発振制御する技術－－

超音波システム研究所は、 メガヘルツの超音波の発振制御が容易にできる 「発振システム（２０ＭＨｚ）」を製造販売しています。 システム概要（超音波発振システム（２０ＭＨｚ）） 　内容（２０ＭＨｚタイプ） 　　超音波発振プローブ　２本 　　ファンクションジェネレータ　１式 　　操作説明書　１式（ＵＳＢメモリー） 　特徴（２０ＭＨｚタイプ） 　　＊超音波発振周波数 　　　仕様　２０ｋＨｚ　から　２５ＭＨｚ（あるいは２４ＭＨｚ） 　　＊出力範囲 ５ｍＶｐ－ｐ～２０Ｖｐ－ｐ 　　＊サンプリングレート：200ＭＳａ／ｓ（あるいは250ＭＳａ／ｓ） 　市販のファンクションジェネレータを利用したシステムです 　　目的に応じたファンクションジェネレータをセットにして 　　見積価格を提案します 標準参考例 　発振システム２０ＭＨｚ　８万円～ ２０２４．１１　メガヘルツの流水式超音波技術を開発 ２０２４．１１　超音波の音圧データ解析・評価技術を開発 ２０２４．１２　超音波プローブの非線形発振制御技術を開発 ２０２５．　１　メガヘルツの流水式超音波システムを開発

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