2019年11月30日土曜日

超音波実験 ultrasonic-labo

2019年11月27日水曜日

メガヘルツの超音波発振制御プローブを利用した実験動画 ultrasonic-labo





超音波システム研究所は、超音波伝搬状態に関する
測定・解析・評価に基づいた
超音波<洗浄・攪拌・・>システムの
解析・設計・製造技術を開発しました。


1:対象物(洗浄物・・)の音響特性測定・解析

2:音響特性に基づいた、水槽・振動子の設計
(必要に応じて
 複数の異なる周波数の超音波振動子の選択
 あるいは、
 メガヘルツの超音波発振制御プローブの採用・・)

3:対象物に対する超音波出力の最適化

4:超音波出力に合わせた、
  ファインバブルの液循環システムを設計

5:上記に基づいた、水槽・治工具の設計

6:ファインバブルと超音波を利用した製造
(ファインバブルと超音波によるエージング処理
  表面残留応力の緩和処理)

7:超音波テスター(音圧測定解析システム)による
 7-1:超音波振動子、水槽、治工具の確認
 7-2:超音波制御・出力、液循環制御、・・最適化
 7-3:洗浄液の非線形現象の確認
 7-4:洗浄物の超音波伝搬状態の確認

8:各種制御パラメータの微調整
 8-1:超音波出力
 8-2:超音波のON/OFF制御時間
 8-3:ファインバブル発生液循環システム
   *液循環量の設定
   *液循環のON/OFF制御時間

メガヘルツの超音波発振制御プローブを利用した実験動画 ultrasonic-labo

メガヘルツの超音波発振制御プローブを利用した実験動画 ultrasonic-labo

2019年11月22日金曜日

メガヘルツの超音波発振制御プローブを利用した実験データ ultrasonic-labo

メガヘルツの超音波発振制御プローブを利用した実験データ ultrasonic-labo





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」を開発しました。

超音波テスターを利用したこれまでの
 計測・解析・結果(注)を時系列に整理することで
 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)になることを確認しました。

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
 新しい非線形パラメータが大変有効である事例を確認しています。

特に、洗浄・加工・表面処理効果に関する評価事例・・
 良好な確認に基づいた、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


<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
 解析を行っています

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。

生体のゆらぎとリズム 和田孝雄著
添付されたプログラムの使用方法
*.exe 解析実行ファイル
*.for 解析プログラムファイル(フォートランのソースファイル)
*.dat 解析データファイル

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)
 AIRCV2.EXE ARV2.DAT 2変数のインパルス応答
AIRCV3.EXE ARV3.DAT 3変数のインパルス応答

多変量自己解析モデルによるフィードバック解析
 ARPCV2.EXE ARV2.DAT 2変数のパワー寄与率
ARPCV3.EXE ARV3.DAT 3変数のパワー寄与率


<<超音波の音圧測定・解析>>

1)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
 超音波伝搬状態の安定性・変化について解析評価します

2)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・・に関する解析評価を行います

3)パワー寄与率の解析により
 超音波(周波数・出力)、形状、材質、測定条件・・
 データの最適化に関する解析評価を行います

4)その他(表面弾性波の伝搬)の
 非線形(バイスペクトル)解析により
 対象物の振動モードに関する
 ダイナミック特性の解析評価を行います

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とで実現しています。

2019年11月21日木曜日

超音波実験 ultrasonic-labo





超音波システム研究所は、

シャノンのジャグリング定理を応用した「超音波制御」方法と


オリジナル超音波発振プローブの製造技術を組み合わせることで


複数の異なる周波数の超音波を目的(洗浄、加工、攪拌、検査、・・)


に合わせて制御する方法を開発しました。




この技術を、コンサルティング提案・実施対応しています。




超音波伝搬現象を 安定して効率よく利用するためには


超音波の伝搬特性として、発振機や振動子以外の条件に関する


検討や開発も必要です




発振波形や制御条件を検討することで


新しい超音波の効果を発見できます


新しい超音波現象を目的に合わせて利用することで


効率の高い超音波利用が実現します




特に、ナノレベルの超音波技術での実績が増えています






<制御について>




各種データの時系列変化の様子を解析・評価して、


時間で移動するボールのジャグリング状態に相当する


超音波伝搬現象の「サイクル」と、「影響範囲」を見つけます




この関係性からボールN個のジャグリング状態を設定して制御を行うと、


システムの状態に適した制御となり、効率の高い超音波システムとなります






<< シャノンのジャグリング定理の応用 >>




注:JUGGLING THEOREM proposed by Claude E. Shannon






シャノンのジャグリング定理




( F + D ) * H = ( V + D ) * N




F : ボールの滞空時間(Flight time)


D : 手中にある時間(Dwelling time)


H : 手の数(Hands)


V : 手が空っぽの時間(Vacant time)


N : ボールの数(Number of balls)




<< 応用 >>




F : 超音波1の発振・出力時間


D : ベースとなる超音波2の運転時間


H : 基本サイクル(音響流の流れを数値化したパラメータ)


V : 低周波振動(液循環・揺動)装置・・の運転時間


N : 超音波(発振)周波数の異なる振動子の数






ポイント(ノウハウ)は、非線形現象の発生状態を


 対象物による相互作用を考慮した


 測定解析評価に基づいて、コントロールすることです。


超音波実験 ultrasonic-labo





超音波システム研究所は、
 メガヘルツの超音波発振制御プローブを利用した
 超音波制御技術に関する実験動画を公開しています。


メガヘルツの超音波発振制御プローブ:概略仕様
 測定範囲 0.01Hz~100MHz
 発振範囲 0.1kHz~10MHz
 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


超音波伝搬状態の変化を
 超音波テスターで測定・解析します。

超音波テスターの特徴(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
(最大 0.01Hz から 1GHz)
  *超音波発振
   仕様 1Hz から 100kHz
(最大 0.1Hz 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・解析システムです。
 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、
 各種の音響特性として検出し
 目的に合わせて、応用(制御)します。

超音波実験 ultrasonic-labo





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」を開発しました。

超音波テスターを利用したこれまでの
 計測・解析・結果(注)を時系列に整理することで
 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)になることを確認しました。

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
 新しい非線形パラメータが大変有効である事例を確認しています。

特に、洗浄・加工・表面処理効果に関する評価事例・・
 良好な確認に基づいた、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


<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
 解析を行っています

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。

生体のゆらぎとリズム 和田孝雄著
添付されたプログラムの使用方法
*.exe 解析実行ファイル
*.for 解析プログラムファイル(フォートランのソースファイル)
*.dat 解析データファイル

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)
 AIRCV2.EXE ARV2.DAT 2変数のインパルス応答
AIRCV3.EXE ARV3.DAT 3変数のインパルス応答

多変量自己解析モデルによるフィードバック解析
 ARPCV2.EXE ARV2.DAT 2変数のパワー寄与率
ARPCV3.EXE ARV3.DAT 3変数のパワー寄与率


<<超音波の音圧測定・解析>>

1)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
 超音波伝搬状態の安定性・変化について解析評価します

2)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・・に関する解析評価を行います

3)パワー寄与率の解析により
 超音波(周波数・出力)、形状、材質、測定条件・・
 データの最適化に関する解析評価を行います

4)その他(表面弾性波の伝搬)の
 非線形(バイスペクトル)解析により
 対象物の振動モードに関する
 ダイナミック特性の解析評価を行います

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とで実現しています。