超音波とファインバブルと表面弾性波 ー表面処理技術ー

－－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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超音波の測定解析が容易にできる 超音波テスターＮＡ（オシロスコープ10MHzタイプ）

超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、 超音波の測定解析が容易にできる 超音波テスターＮＡ（オシロスコープ100MHzタイプ）を開発しました 特徴（標準的な仕様） 　　＊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　１ＭＨｚ 　　＊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・状態・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。

• その他半導体製造装置
• 超音波洗浄機
• その他計測・記録・測定器

超音波テスターによる＜制御・測定・解析・評価＞の応用技術

超音波システム研究所は、 　対象物の表面を伝搬する超音波データの解析実績から 　メガヘルツの超音波発振による、新しい超音波特性評価技術を開発しました。 超音波プローブの発振制御による 　「音圧・振動」測定・解析技術を応用した方法です。 目的（対象物の表面を伝搬する振動モード）に合わせた 　超音波プローブの開発対応による、 　コンサルティング・評価技術の説明対応を行っています。 新しい超音波発振制御技術の応用です。 　対象物の音響特性に合わせた、 　メガヘルツの超音波伝搬状態に関する非線形現象を利用することで 　対象物の表面状態に関する新しい特徴を検出することが可能です。 特に、発振・受信の組み合わせによる 　応答特性を利用した 　基板部品の表面検査や、精密洗浄部品の事前評価・・・に関して、 　超音波振動の新しい評価パラメータとなる基本技術です。 表面弾性波の伝搬現象に関する、超音波のダイナミック特性を 　測定・解析・評価に基づいて 　論理モデルを構成・修正しながら検討することで 　目的（評価）に合わせた効果的な利用を可能にしました。

• その他表面処理装置
• その他計測・記録・測定器
• その他検査機器・装置

－－－超音波利用に関する最適化技術－－－

超音波システム研究所は、 オリジナル製品：超音波システム（音圧測定解析、発振制御）による 以下の対応を行っています 1）超音波システム（音圧測定解析、発振制御）の製造販売 2）超音波利用技術に関するコンサルティング対応 ＜＜製造販売＞＞ １）オリジナル製品：超音波システム（音圧測定解析、発振制御） 　システム概要（標準システム） 　：：超音波テスターＮＡ　１０ＭＨｚタイプ 　：：発振システム２０ＭＨｚタイプ 　価格　２８１，０５０円（税込：消費税１０％） ２）脱気ファインバブル発生液循環装置 　装置概要 　：：マグネットポンプ 　　（イワキ　マグネットポンプMDシリーズ　MD-70RZ） 　：：タイマー 　：：ホース他 　価格　９９，０００円（税込：消費税１０％） ３）その他（出張対応：納品・設置・操作説明・・・） 　コンサルティング費用 　（出張条件・・・に合わせた見積もりを提案します）

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超音波プローブ（発振型、測定型、共振型、非線形型）の超音波発振による、表面検査

超音波システム研究所は、 　対象物の表面を伝搬する超音波データの解析実績から 　メガヘルツの超音波発振による、新しい部品検査技術を開発しました。 オリジナル超音波プローブの発振制御による 　「音圧・振動」測定・解析技術を応用した方法です。 目的（対象物の表面を伝搬する振動モード）に合わせた 　超音波プローブの開発対応による、 　コンサルティング・超音波評価技術の説明対応を行っています。 新しい超音波発振制御技術の応用です。 　対象物の音響特性に合わせた、 　メガヘルツの超音波伝搬状態に関する非線形現象を利用することで 　対象物の表面状態に関する新しい特徴を検出することが可能です。 特に、発振・受信の組み合わせによる 　応答特性を利用した 　基板部品の表面検査や、精密洗浄部品の事前評価・・・に関して、 　超音波振動の新しい評価パラメータとなる基本技術です。 表面弾性波の伝搬現象に関する、超音波のダイナミック特性を 　測定・解析・評価に基づいて 　論理モデルを構成・修正しながら検討することで 　目的（評価）に合わせた効果的な利用を可能にしました。

• その他計測・記録・測定器
• その他検査機器・装置
• 外観検査装置

「超音波テスターＮＡ（１０ＭＨｚ）」と「超音波発振装置（２０ＭＨｚ）」 を組み合わせた、超音波システム

超音波の測定解析と発振制御が容易にできる、超音波システム 超音波システム研究所は、 超音波の測定解析が容易にできる 「超音波テスターＮＡ（推奨タイプ）」と 超音波の発振制御が容易にできる 「超音波発振システム（２０ＭＨｚ）」 　をセットにしたシステムによる実験を公開しています。 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 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

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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、超音波の非線形制御システムを開発する技術

超音波システム研究所は、 オリジナル超音波システム（音圧測定解析評価・発振制御）を利用した 超音波の伝搬特性・伝搬経路を考慮した、 表面弾性波のダイナミック制御技術を開発しました。 超音波の非線形制御システムを開発するための基礎技術です。 目的（洗浄・加工・攪拌・化学反応・・）に合わせた 様々な応用を実現しています。 各種材質・構造・サイズ・・・に対する メガへルツ超音波の基礎実験を公開しています。 ポイントは 超音波伝搬に関する非線形現象を 効率の高い状態で制御可能にする 振動システムとしての 発振条件の設定（波形・出力・周波数・変化・・・）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、加工、溶接、表面処理、応力緩和処理、検査・・） に合わせて制御する、具体的なシステム技術を開発しました。

• その他工作機械
• その他半導体製造装置
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超音波プローブの超音波素子表面処理による、表面弾性波をコントロールする技術に基づいた、超音波機器開発のコンサルティング対応

超音波システム研究所は、 下記オリジナル製品を利用した超音波システムを製造販売しています。 1)　音圧測定解析システム（超音波テスター） 2)　メガヘルツの超音波発振制御プローブ 3)　超音波発振システム（２０ＭＨｚタイプ） 　 音圧測定解析システム：超音波テスターの特徴 ２００ＭＨｚタイプ 　　＊測定（解析）周波数の範囲 　　　仕様　０．０１Ｈｚ　から　２００ＭＨｚ 　　＊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：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 超音波プローブの伝搬特性 １）振動モードの検出 ２）非線形現象の検出 ３）応答特性の検出 ４）相互作用の検出

• 振動試験
• 振動監視
• 技術セミナー

超音波の伝搬状態を測定・解析・評価する技術に基づいた、超音波洗浄技術

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、 対象（弾性体、液体、気体）を伝搬する超音波振動の ダイナミック特性を解析・評価する技術により、 洗浄物・治工具・超音波振動子・水槽・液循環・・に関する、 相互作用を＜目的に合わせて最適化＞する技術を開発しました。 超音波発振制御プローブ、超音波テスターを利用したこれまでの 発振・計測・解析により 各種の関係性・応答特性(注）を検討することで 　超音波利用に関する出力の最適化技術として開発しました。 注：パワー寄与率、インパルス応答・・・ 超音波の測定・解析に関して 　サンプリング時間・・・の設定は 　オリジナルのシミュレーション技術を利用しています この技術を 　超音波システム（洗浄、攪拌、加工・・・）の最適化技術として 　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（インパルス応答の解析） ４）相互作用の検出（パワー寄与率の解析）

• めっき装置
• その他表面処理装置
• その他計測・記録・測定器

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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• ホモジナイザー
• その他表面処理装置

メガヘルツの超音波伝搬状態に関する非線形現象を利用

超音波システム研究所は、 　対象物の表面を伝搬する超音波データの解析実績から 　メガヘルツの超音波発振による、新しい表面検査技術を開発しました。 超音波プローブの発振制御による 　「音圧・振動」測定・解析技術を応用した方法です。 目的（対象物の表面を伝搬する振動モード）に合わせた 　超音波プローブの開発対応による、 　コンサルティング・評価技術の説明対応を行っています。 新しい超音波発振制御技術の応用です。 　対象物の音響特性に合わせた、 　メガヘルツの超音波伝搬状態に関する非線形現象を利用することで 　対象物の表面状態に関する新しい特徴を検出することが可能です。 特に、発振・受信の組み合わせによる 　応答特性を利用した 　基板部品の表面検査や、精密洗浄部品の事前評価・・・に関して、 　超音波振動の新しい評価パラメータとなる基本技術です。 表面弾性波の伝搬現象に関する、超音波のダイナミック特性を 　測定・解析・評価に基づいて 　論理モデルを構成・修正しながら検討することで 　目的（評価）に合わせた効果的な利用を可能にしました。

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超音波発振制御プローブによる、メガヘルツ超音波の表面処理技術－－金属疲労強度の（表面残留応力の緩和・均一化）改善処理－－

超音波システム研究所は、 １）超音波プローブの製造技術 ２）超音波伝搬状態の評価技術 ３）超音波を利用した表面検査技術 以上を応用して、表面残留応力の測定・解析・評価方法を開発してきました。 多数の実績から、超音波の利用技術として様々な応用が可能であると考え、 関連技術を含め公開しています。 具体例 表面処理ノウハウ：標準的な設定 出力 １３－１５Ｖ 矩形波 Ｄｕｔｙ４７．１％ スイープ範囲 ５００ｋＨｚ～１３ＭＨｚ ２秒 強度が低い対象（あるいは長時間の処理）に対する設定 出力 １－３Ｖ 矩形波 Ｄｕｔｙ４７．１％ スイープ範囲 ３００ｋＨｚ～３ＭＨｚ １秒 （あるいは １００ｋＨｚ～５ＭＨｚ １秒） 注：対象物の超音波伝搬特性と、 　ファンクションジェネレーターの発振特性により 　発振条件は大きく変わります 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）

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時系列データの多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析：：自己相関・パワースペクトル・バイスペクトル・・・

超音波システム研究所は、 オリジナル製品（超音波テスター）を利用した、全く新しい、 　＜＜表面弾性波の伝搬状態をコントロール技術＞＞を開発しました。 これまでに開発した、超音波の音圧測定解析技術について、 　超音波の非線形現象に関する「測定・解析・評価」技術を応用します。 建物や道路の振動・騒音、機器・装置・壁・配管・机・手すり・・・ 溶接時の金属が溶解する瞬間の振動、機械加工時の瞬間的な振動、・・ 　に関して、新しい振動現象に基づいた対策が可能になりました。 この技術について、コンサルティング対応しています。 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 　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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超音波の効果を安定させるには統計的な見方が不可欠

超音波システム研究所は、 　超音波利用に関して、 　＜統計的な考え方＞を利用した 　効果的な「測定・解析・評価方法」に関する技術を開発しています。 ＜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 ＜モデルについて＞ モデルは対象に関する理解、予測、制御等を 効果的に進めることを目的として構築されます。 正確なモデルの構築は難しく、 常に対象の複雑さを適当に"丸めた"形の表現で検討を進めます。 その意味で、 モデルの構成あるいは構築の過程は統計的思考が必要です。 ＜モデルと現状のシステムとの関係性について＞ ( 考察する場合の注意事項 ) １）先入観や経験は正しくないことがあると考える必要があります ２）モデルの本質を考えるためには、 　圏論を利用することが有効だと考えています

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