超音波のジャグリング制御 ultrasonic-labo

＜＜　超音波のジャグリング制御　＞＞



  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　：　超音波の発振・出力時間

  Ｄ　：　循環ポンプの運転時間

  H　：　基本サイクル（キャビテーション・加速度のピークの発生する）

  V　：　脱気装置の運転時間

  N　：　超音波出力の異なる周波数の数



 説明

 各種データの時系列変化の様子を解析して、

 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、

 自然な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



Ｆ・Ｄ・Ｖの関係は時間の経過とともにトレードオフの関係になります、

 そのために各種の運転として他の条件を停止させた状態で

 運転する方法が必要になります



これまでにも、結果としては適切と思える状態が発生することがありましたが

 数時間、数日、数ヶ月後には適切でなくなり、再調整することがありました

 このような経験の中から適切なモデルを検討していましたが、

 ジャグリングモデルは大変良く適合するとともに、

 高い効率と安定性を示しました



超音波の目的（キャビテーションの効果、加速度の効果、　等）に対して、

装置の運転時間の調整で対応（最適化）することが可能です

但し、一般的な時間を提示できないのはシステムの系として

 水槽やポンプの構造による影響が大きいため、

　そこに合わせる（音響特性を考慮した最適化の）必要があるためです



 参考として、単純な応用例

 　３００リットルの水槽で３０リットル毎分の循環ポンプと脱気装置の場合

 　超音波１ 　　　　　　　　　　　　　------

 　超音波２　　　　　　------　　　　　　　　　　　　　　　------

 　脱気装置　　---　　　　　　---　　　　　　　---

 　循環ポンプ　　　　　　---　　　　　　　---　　　　　　　---　．．．．

 　超音波出力：２分　１００-２００ワット、　脱気装置　１分、　循環ポンプ　１分



ポイント

　システムを「時間で移動するボールのジャグリング状態」として

　捉えることが重要です

　トレードオフの関係にあるパラメータを

　適切にバランス運転することを可能にします



通信の理論を考えたシャノンが

　ジャグリングの理論を考えた理由もそこにあるように思います



各種の運転・停止時間の設定により

キャビテーションと加速度の効果を

調整することが可能です



オリジナルの音圧測定解析装置：超音波テスターにより

応答特性の確認を行い、提案・実施しています



特に、複数の同じタイプの超音波振動子を

一つの水槽に入れて利用している場合

この制御を行うことで

洗浄・攪拌・改質・・・・の効果を大きく改善できます



現状の超音波装置の対策としては

最も効果的で実用的です



但し、装置の振動系の測定解析を行う必要があります

装置の振動系の問題がある場合には

測定解析に時間がかかります





超音波システム研究所