表面弾性波の相互作用をコントロールする超音波技術

超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、 2025年4月30日で、超音波の測定解析が容易にできる 「超音波テスターＮＡ（標準タイプ）」の製造販売を終了しました。 代替技術として、 超音波の利用目的に合わせた、 超音波発振制御プローブによる音圧測定技術を開発しました。 この技術による、以下の対応を行っています。 １）オーダーメードの超音波発振制御プローブ製造販売 ２）上記プローブによる音圧測定解析技術のコンサルティング対応 ３）上記プローブと市販ファンクションジェネレーターのセット販売 ４）上記セットのコンサルティング対応 圧電素子の特性に関して、弾性波動を考慮した解析で、 各種の振動状態（モード）として 超音波の振動測定・発振制御が可能になるプローブです。 超音波プローブ：概略仕様 測定範囲 ０．０１Ｈｚ～２００ＭＨｚ 発振範囲 １．０ｋＨｚ～２５ＭＨｚ 伝搬範囲 ０．５ｋＨｚ～９００ＭＨｚ以上（音圧データの解析確認） 発振機器 例 ファンクションジェネレータ 測定機器 例 オシロスコープ

超音波システム研究所は、 「超音波の非線形現象（音響流）を制御する技術」を利用した 効果的な攪拌（乳化・分散・粉砕）技術を開発しました。 この技術は 表面検査による間接容器、超音波水槽、その他事項具・・の 超音波伝搬特徴（解析結果）を利用（評価）して 超音波（キャビテーション・音響流）を制御します。 さらに、具体的な対象物の構造・材質・音響特性に合わせ、 効果的な超音波（キャビテーション・音響流）伝搬状態を、 ガラス容器・超音波・対象物・・の相互作用に合わせて、 超音波の発振制御により実現します。 特に、音響流制御による、高調波のダイナミック特性により ナノレベルの対応が実現しています 金属粉末をナノサイズに分散する事例から応用発展させました。 オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、 音響流の評価・・・・多数のノウハウ・・・を確認しています。 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）

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。

超音波システム研究所は、 ５００Ｈｚから９００ＭＨｚの対象物表面を伝搬する超音波振動について、 伝搬状態の線形性・非線形性を制御可能にする 超音波プローブの利用（発振制御）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を製造開発対応しています。 ポイントは、超音波素子表面の表面弾性波について 伝搬特性と利用目的に合わせた、最適化です。 そのために、オリジナルプローブの超音波伝搬特性の動作確認 （音圧レベル、周波数範囲、非線形性、・・ダイナミック特性）です。 複数の超音波素子による、超音波の送受信について、 ダイナミックに変化する応答特性（の測定・解析・評価）が重要です。 応答特性から、音圧レベル・周波数・非線形性の利用範囲を決定します。 現状では、以下の範囲について対応可能となっています。 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 　材質　ステンレス、ＬＣＰ樹脂、シリコン、テフロン、ガラス・・・