2015年3月31日火曜日
2015年3月24日火曜日
Ultrasonic oscillation measurement analysis system 超音波発振計測解析システム
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
超音波の伝搬状態に関する、
オリジナル装置：発振・計測・解析システム（超音波テスター）を、
製造・販売しています。
＜＜ 超音波発振計測解析システム（超音波テスター）＞＞
システム概要
１．価格 １５万円（最少仕様）～
仕様確認の上、見積もりを提示させていただきます
２．内容
パソコン 1台
超音波プローブ １個～
デジタルオシロスコープ ２ｃｈ～
解析ソフト（インストール済み） 1式
説明書 1式
利用目的の確認により、仕様を提案します
３．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
（測定可能範囲 ０．０１Ｈｚ から ２５ＭＨｚ）
＊超音波発振
仕様 １Ｈｚ から １００ｋＨｚ
（出力 ２５０ｍＶ から ２Ｖ）
＊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。
目的に合わせた特殊超音波プローブを開発・製造対応します
2015年3月23日月曜日
2015年3月22日日曜日
音（振動現象）の形を聴く Hearing the shape of a sound（Vibration phenomenon）
音（振動現象）の形を聴く
Hearing the shape of a sound（Vibration phenomenon）
「太鼓の形を聴く」と言う問題を紹介します
Hearing the shape of a drum
音（振動）の現象は難しいのですが、
太鼓の音ということを一つのモデルケースとして
考え続けられている問題があります
超音波の解析に応用できると考えています
特に、これからの
超音波の洗浄・加工・評価・・・・応用技術の基礎事項として
これらの研究成果は役立つと考えています
超音波システム研究所の技術は
物に作用する
表面弾性波を考慮した
超音波の「音の形」を研究する
という方法を続けていきたいと考えます
ものの表面を伝搬する表面弾性波の＜応用＞実験を行っています。
The surface acoustic wave is used.
2015年3月21日土曜日
小平邦彦の数学
小平邦彦の数学
超音波技術を発展させる
（複雑で難しいものを論理的に考え抜く）ために
１） 数学の重要性を理解する
２） 数学への取り組みを実施する
３） 数学を応用した新しい超音波の利用を進める
と言うことが必要ではないかと考えています
そこで、「数学者（小平邦彦）」の数学に対する
資料・記事を参考のために提示します
小平邦彦『幾何のおもしろさ』
岩波書店（数学入門シリーズ）、1985年
また、十八世紀およびそれ以前においては、
ユークリッド幾何がただ一つの公理的に構成された理論体系であった。
だから私は子供に公理的構成の考えを教える材料は
ユークリッド幾何に限ると思うのである。
近年ユークリッド平面幾何は
数学の初等教育からほとんど追放されてしまったが、
それによって失われたものは
普通に考えられているよりもはるかに大きいのではないかと思う。
昔われわれは平面幾何で論理を学んだんですが、
幾何でないと論理を教えてもだめなんじゃないかしら。
代数なんか材料にして論理を教えようと思っても
材料があんまり単純でしょう。
小平氏は言う。
「わからない証明を繰り返しノートに写してしまうと、
自然にわかってわかってくるようである。
現在の数学の初等・中等教育ではまずわからせることが大切で、
わからない証明を丸暗記させるなどもっての外、
ということになっているが、
果たしてそうか疑問である」
コメント
わからない現象を繰り返し実験確認すると、
自然に問題点が見えてくると感じています
新しいものをつくりだすためには、
第一に、無に耐える力
を身に付けることだと考えます。
「無の哲学」は無に徹し、
何者にも寄りすがらないで
無（考える）ということです。
孤独な思考に耐える精神力が重要です
超音波について
＜様々な事項の複数の組み合わせ＞
ヒーター、オーバーフロー、立体液循環、弾性波、整流、ガイド波、
出力、周波数、複数の振動子、制御・・・
Spectral ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ
ａｐｐｅａｒ ｅｖｅｒｙｗｈｅｒｅ ｉｎ ｎａｔｕｒｅ
スペクトル系列は自然のいたるところに現れる
（コホモロジーのこころ 加藤五郎著 2003年 岩波書店より）
超音波のような複雑な現象に対する取り組みに
様々な数学を論理モデルとして利用することで
本質的な特徴が検出しやすくなるという考え方です。
超音波システム研究所
流れと音と形の観察 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
流れと音と形の観察 （超音波システム研究所）
Observation of flow and sound and shape
川の流れを観察しています
超音波利用に関して
流れの観察経験（注）により
音響流を直感的に
とらえられるようになります
注：
くりかえし
超音波と
流体の変化（流れ、渦、波・・）を
観察して
イメージを修正しながら
音響流に関する論理モデルを考え続けます
1年ぐらい経過してくると
渦の動きが見えてきます
そこから
ぼんやりと、洗浄物に対する
音響流の影響がわかります
実験・検討を繰り返すと
音響流に対する対象物固有の現象が
流れを見て感じるようになります
現在は、次のステップとして
非線形現象を含めた
各種の相互作用を
応用するために、
「流れの様子を」観察・研究しています
音響流
一般概念
有限振幅の波が
気体または液体内を伝播するときに、
音響流が発生する。
音響流は、
波のパルスの粘性損失の結果、
自由不均一場内で生じるか、
または
音場内の
障害物（洗浄物・治具・液循環）の近傍か
あるいは
振動物体の近傍で
慣性損失によって生じる
物質の一方性定常流である。
流れと音と形の観察 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
流れと音と形の観察 （超音波システム研究所）
Observation of flow and sound and shape
川の流れを観察しています
超音波利用に関して
流れの観察経験（注）により
音響流を直感的に
とらえられるようになります
注：
くりかえし
超音波と
流体の変化（流れ、渦、波・・）を
観察して
イメージを修正しながら
音響流に関する論理モデルを考え続けます
1年ぐらい経過してくると
渦の動きが見えてきます
そこから
ぼんやりと、洗浄物に対する
音響流の影響がわかります
実験・検討を繰り返すと
音響流に対する対象物固有の現象が
流れを見て感じるようになります
現在は、次のステップとして
非線形現象を含めた
各種の相互作用を
応用するために、
「流れの様子を」観察・研究しています
音響流
一般概念
有限振幅の波が
気体または液体内を伝播するときに、
音響流が発生する。
音響流は、
波のパルスの粘性損失の結果、
自由不均一場内で生じるか、
または
音場内の
障害物（洗浄物・治具・液循環）の近傍か
あるいは
振動物体の近傍で
慣性損失によって生じる
物質の一方性定常流である。
2015年3月20日金曜日
超音波テスター Ultrasonic tester
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
音と超音波の組み合わせによる、
表面弾性波の非線形現象を利用するための
超音波システム技術を開発しました。
今回開発した技術の応用事例として、
部品の結合や表面の状態を検査するシステムへの応用があります。
特に、医療において、実績のある超音波利用方法の採用により、
高い音圧レベルで効率よく超音波を制御することで、
各種部品・材料の洗浄・攪拌・化学反応促進・・・について、
超音波の新しい効果・応用・・に発展しています。
2015年3月19日木曜日
超音波実験 Ultrasonic experiment no.１２６０
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
２種類の「超音波振動子（２８ｋＨｚ、７２ｋＨｚ）」を利用する
超音波システムの音圧測定・解析データを公開します。
このシステムは
異なる超音波周波数の振動子による
定在波の制御により、キャビテーションと加速度の効果を
具体的な伝搬周波数のスペクトルとして変化させるという
制御を可能にしています。
各種の組み合わせが可能ですが
「定在波の利用範囲・効果」を考慮して
２８ｋＨｚと７２ｋＨｚの組み合わせを推奨しています。
各振動子の
単独での照射では発生が難しい
高調波の非線形性が
２種類の出力バランスでコントロールできます。
「高調波の非線形性」による
各種の目的に合わせた効果は、大変有効ですが
測定解析を行い、特性を確認しないと、
水槽の問題・液循環の問題・超音波振動子の問題・・・により
干渉・共振・・・といった現象になり、
効果が発生しなくなります。
超音波洗浄システム Ultrasonic cleaning system
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
オリジナル製品（超音波テスター）を利用して
超音波（伝搬状態）測定・解析に特化した
超音波コンサルティング対応を行っています
現在、超音波は幅広く利用されていますが、
多数の問題があります。
最大の問題は、
適切な測定方法がないために
超音波利用の適切な状態が
明確になっていないことです。
偶然(対象物、冶具、環境、気候の変化 等)に
左右されているのが実状です。
この問題を、
機械設計・装置開発の経験に基づいた
「超音波の測定技術」と
制御システム開発の経験を利用した
「統計数理による解析技術」を
組み合わせることで
解決する技術・製品を開発しました。
2015年3月18日水曜日
スライドショー Slideshow 超音波実験 Ultrasonic experiment
スライドショー
超音波発振計測解析システム（超音波テスター）
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
（測定可能範囲 ０．０１Ｈｚ から ２５ＭＨｚ）
＊超音波発振
仕様 １Ｈｚ から １００ｋＨｚ
（出力 ２５０ｍＶ から ２Ｖ）
＊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。
超音波プローブの「発振・制御」技術 Ｎｏ．４
超音波システム研究所は、
超音波プローブを利用した
部品検査、精密洗浄・・・に関して、
新しい「発振・制御」技術を開発しました。
新しい超音波プローブによる応用技術です。
測定・発振・制御に合わせた、
超音波（の伝搬状態）が利用できます。
特に、発振・受信の組み合わせによる
応答特性を利用した
部品検査や小さい部品の精密洗浄に関して、
超音波振動の新しい利用が可能になる技術です。
超音波（定在波）の制御技術 no.４７
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
オリジナル技術（超音波テスター）による、
超音波＜定在波を利用した制御＞技術を開発しました。
超音波水槽内の伝搬状態について、弾性波動を考慮した解析で、
各種の振動状態（モード）を検出・検討しました。
その結果、定在波を利用した制御により
超音波洗浄、超音波攪拌、表面改質・・・に対して
効率良く超音波の状態を制御する方法を開発しました。
目的とする超音波の効果をグラフにより利用可能にしたシステム技術です。
複雑に変化する超音波の利用状態を、
音圧や周波数だけで評価しないで
「音色」を考慮するために、
時系列データの自己回帰モデルにより解析して
評価・応用しています
目的に応じた利用方法が可能です
２８ｋHz、４０ｋＨｚ、７２ｋHzの超音波の組み合わせにより実現させます
例1：強い（２０－５０ｋHz）のキャビテーション効果の利用
例2：高い周波数の超音波（３００ｋHz以上の加速度効果）の利用
例3：定在波による
キャビテーションと加速度の効果をミックスさせた利用
例4：超音波攪拌・洗浄における対象物に合わせた定在波の効果を利用
・・・・・・・・・
2015年3月17日火曜日
＜超音波計測データの統計解析＞
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、
超音波のダイナミック特性を解析・評価する技術により、
測定データのグラフから
超音波の状態を＜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・解析により
測定グラフの特徴を目視確認することで
超音波の各種効果（注）を評価する方法を開発しました。
注：
非線形効果
加速度効果
定在波の効果
時系列データの各種フィードバック解析と組み合わせることで
詳細な各種効果の関係性とともに
キャビテーションの効果についても検出できます。
特に、音圧レベルが高くても洗浄効果の小さい事例・・
について納得のいく確認・管理が行えます。
超音波水槽の新しい液循環システム
超音波水槽と液循環の最適化システムを開発
超音波システム研究所のオリジナル技術
「音色」を考慮した「超音波発振制御」技術を利用しています
Supersonic wave System
Ultrasonic Propagation
Experiment Engineering
Ultrasonic :: 28kHz + 72kHz 300W
The effect of a tank is used.
The effect of microbubble is used.
The nonlinear effect of an ultrasonic wave is used.
The ultrasonic wave and the surface modification effect of the ultrasonic transducer by microbubble are used.
超音波システム研究所
超音波洗浄器（ 液循環ノウハウ ） Ultrasonic Cleaner
＜均一で高い音圧レベルの超音波伝搬状態の例 ＞
超音波洗浄器（ ４２ｋHz ３５W ６００ｃｃ ２９８０円 ）
この洗浄器は
水槽の表面改質処理を
１ヶ月間行いました
その結果
１００－５００ｋＨｚの
超音波（パワースペクトル）が大きく変わりました
４２ｋＨｚの超音波発生に伴い
高い音圧レベルで１００－５００ｋＨｚの超音波が発生しています
洗浄効果の事例もありますが
化学反応の促進効果が大きいことで確認しました
このような水槽の利用により
動画のような状態が実現しました
＜注：詳細を知りたい方は
超音波システム研究所にお問い合わせく ださい＞
超音波システム研究所
超音波技術の説明＜液循環について＞
＜液循環について＞
水槽の上部液を（循環ポンプの吸い込み部に）取り込み、
水槽下部に（ポンプの吐出）液を吐出します
上下の液の分布（温度分布、溶存気体濃度分布、・・）を改善するために、
単純な一定流量の条件のもとで
水槽内に、３次元的な均一化を行うための
具体的な水槽・装置に合わせた、最適位置があります
実際に液循環動作と、計測・解析による確認を行い、
超音波照射条件としての
「液体の均一化を行います」
この状態に設定した後は
超音波利用の目的に合わせて
キャビテーション効果、加速度効果、・・・を
コントロールするために
水槽と超音波（周波数・出力・・）に合わせた
次の設定を行います
１）水槽や振動子の設置方法
２）液循環の設定方法（流量、タイマー制御、・・）
３）超音波制御・・・
以上の工程の後で
最後に
超音波の伝搬状態測定として
１日（あるいは３－８時間）の連続測定により
安定性の確認を行います
注：季節（気圧）変化・・・による対処は
測定管理の中で、流量調整で実現できます
これまでの装置・・の対策に比べ
現状の装置を最大限利用した、
最適な、改善・改良が実現します
具体的には
超音波の音圧が高く安定します
（ 水槽設計ノウハウについて
理想的には
黄金比（近似値1:1.618）を利用して設計します
洗浄効果のある水槽には
1:1.8～1:4の比率が沢山あります ）
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
超音波システム研究所
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
2015年3月16日月曜日
超音波システム研究所 発明（ＩＮＶＥＮＴＩＯＮ） no.２３９
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
定在波の制御技術を応用した、
超音波伝播現象における「ゆらぎ」を測定・利用する技術を開発しました。
今回開発した技術により
複数の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する場合、
高調波による超音波の伝搬状態を検出・制御することが可能になります
従って、適切・あるいは有効な周波数の組み合わせ・・を確認できます
これは、洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して
効果的な伝搬状態を検出・確認出来る、ということで大変有効です
さらに、定在波の制御を組み合わせることにより、
キャビテーションと加速度の効果を
目的に合わせて変化・安定させる方法について、
具体的な設定・治工具・・の条件が明確になりました
オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
各種部品・・・の、表面状態に関する効果的な
表面の改質とともに
表面状態の「ゆらぎ」に関しても検出事例を多数確認しています。
■参考
（サイバネティクスはいかにしてうまれたか
ノーバート・ウィナー著 みすず書房 1956年 より）
・・・・・・
理想的には、単振動とは遠い過去から遠い未来まで時間的に
不変に続いている運動である。
ある意味でそれは永遠の姿の下に存在する。
音を発したり、止めたりすることは、
必然的にその振動数成分を変えることになる。
この変化は、小さいかもしれないが、
全く実在のものである。
有限時間の間だけ継続する音符はある帯域にわたる多くの
単振動に分解することができる。
それらの単振動のどれか一つだけが存在するとみる事はできない。
時間的に精密であることは
音の高さがいくらかあいまいであることを意味し、
また音の高さを精密にすれば必然的に時間的な区切りがつかなくなる。
・・・・・・・
・・・・・・・
こうして、サイバネティクスの立場から見れば、
世界は一種の有機体であり、そのある面を変化させるためには
あらゆる面の同一性をすっかり破ってしまわなければならない
というほどぴっちり結合されたものでもなければ、
任意の一つのことが他のどんなこととも同じくらいやすやすと
起こるというほどゆるく結ばれたものでもない。
・・・・・・・
これは、新しい超音波解析技術であり、
超音波のダイナミック特性による一般的な効果を含め
新素材の開発、攪拌、分散、洗浄、化学反応実験・・・
に、各種操作の解析技術として、
利用・発展できると考えています。
特に、ナノレベルの分散・攪拌への応用により
付加価値の高い技術に発展すると考えています。
超音波システム研究所 Ultra Sonic wave System Institute no.２４７
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
＊複数の異なる周波数の振動子の「同時照射」技術
＊間接容器の利用に関する「弾性波動」の応用技術
＊振動子の固定方法による「定在波の制御」技術
＊時系列データのフィードバック解析による「超音波測定・解析」技術
＊液循環に関する「ダイナミックシステム」の統計処理技術
＊超音波の「非線形現象に関する」制御技術
＊超音波とマイクロバブルによる「表面改質技術」
＊超音波の「音圧測定・解析技術」
上記の技術を組み合わせることで
対象物に合わせた、超音波分散技術を開発しました。
今回開発した技術の具体的な応用事例として、
カーボンナノチューブ、銀粉、鉄粉、銅粉、アルミニウム粉、・・・
に対して、超音波特有の新しい分散効果を実現しました。
詳細な特性につきましては
お問い合わせください。
特に、
超音波の発振周波数に対する、
対象物への伝搬周波数（キャビテーションと音響流の効果）を
明確に制御することで、安定した分散を実現しました。
非常に単純な事項が多いのですが
ノウハウとして詳細はコンサルティング対応させていただきます
複数の超音波振動子を利用する場合は
発振の順序、出力変化の方法、水槽内の液面の振動・・に関する
各種（時間の経過による特性の変化・・）の問題に、
＜相互作用の影響＞をグラフとして、把握することが重要です。
その結果
４０ｋHzの超音波振動子を使用した
１００－３MHzの超音波（高調波）による
非線形性としての
キャビテーションや音響流の効果を利用できます。
超音波・洗浄・改質・攪拌・・・様々な応用・研究・・につながっています。
超音波システムの技術（音圧データの解析）
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
バイスペクトル解析による、「超音波の（高調波に関する）非線形現象」
を利用する技術を開発しました。
今回開発した技術により
複数の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する場合、
高調波による超音波の伝搬状態を検出・把握することが可能になります
従って、適切・あるいは有効な周波数の組み合わせ・・を確認できます
これは、洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して
効果的な伝搬状態を検出・確認出来る、ということで大変有効です
さらに、定在波の制御により、キャビテーションと加速度の効果を
目的に合わせて変化させる状態について、詳細な分析が可能になります
オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
各種部品・・・の、表面状態に関する効果的な事例を多数確認しています。
2015年3月15日日曜日
参考書：：超音波とマイクロバブルによる表面改質（応力緩和）技術
超音波システム研究所（相模原市中央区）は、
超音波とマイクロバブルを水槽内で制御する技術を応用して、
金属や樹脂部品の表面の残留応力を均質化できる
「表面処理技術」を開発しました。
超音波洗浄機の、ステンレス製超音波水槽・超音波振動子に対しても、
強度や音響特性に合わせた、超音波とマイクロバブルの制御により
表面改質処理を実現することで、
超音波の伝搬効率・寿命を大きく改善しています。
下記の書籍は、上記の技術開発に関して
大変参考になりました
カルノー・熱機関の研究
REFLEXIONS SUR LA PUISSANCE MOTRICE DU FEU ET SUR LES
MACHINES PROPRES A DEVELOPPER CETTE PUISSANCE
著者 サヂ・カルノー 訳者 広重徹
物理学における重要な基本法則、
熱力学の第一法則、第二法則が、ともに、
物理学の専門家でない医師マイヤーと工兵士官カルノーとによって、
それぞれ血液の研究、熱機関の効率の研究から導かれたことは科学史上、
特筆に価することであろう。
本書は、サヂ・カルノーの
画期的な研究が発表された唯一の論文
『熱の動力についての考察』ならびに
『数学、物理学その他についての覚書』の原文に忠実な翻訳と
訳者の懇切な注、弟イポリット・カルノーによる伝記と思い出、
さらに、カルノーの研究が科学・技術の歴史の中に占める位置に焦点をあてた、
熱力学の歴史的背景についての訳者による解説から成っている。
カルノーの仕事が注目されるのは、
まず第一に、その物理学（熱力学）への貢献の大きさと、
複雑な実際問題のなかから
最も本質的な関係を抽出し
理論を構成していく手腕の鮮やかさによる。
さらに、とくに彼が注目を惹くのは、
その熱機関の研究こそ産業時代の科学の始まりであり、
かつみごとな典型だからである。
科学が技術と本格的に結びつき、
その結果として、
今日われわれが見るような内容と形式とを具えた科学が形成されたのは、
ほぼ19世紀中葉のことであり、
カルノーの研究は、その最も早い大きな成果であった。
そしてまた、カルノーその人が
産業時代の科学を担うにふさわしい資質、性向、思想の持主であった。
本書は、これらのことを十分に示してくれるであろう。
今日、19世紀以来の科学技術文明の人間的意味と行末とが深刻に問われている。
この問を実りあらしめるために必要なことの一つは、
産業時代の科学というものをさらに深く、
具体的に検討することであろう。
その意味でも、カルノーの生涯と業績は省みるに値するであろう。
目次
はしがき 広重徹
I 熱の科学と技術―熱力学の歴史的背景 広重徹
II-1 火の動力についての考察 サヂ・カルノー
II-2 数学、物理学その他についての覚書 サヂ・カルノー
III カルノーの生涯 イポリット・カルノー
株式会社 みすず書房
Supersonic wave System technology 超音波照射技術
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
ダイナミックシステムの統計的解析と制御に基づいた、
（赤池弘次/共著 中川東一郎/共著：サイエンス社）
オリジナルの音圧測定解析技術（超音波テスター）による、
超音波のダイナミック液循環制御技術を開発しました。
＜超音波のダイナミックシステム：液循環制御＞
超音波水槽内の液循環を
システムとしてとらえ、解析と制御を行う
多くの超音波（水槽）利用の目的は、
水槽内の液体の音圧変化の予測
あるいは制御にあります。
しかし、多くの実施例で
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
統計的データの解析方法の利用である
＜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
対象の特性を確認する
＜洗浄対象物、攪拌対象物、治工具・・・の
音響特性を検出する技術＞
３）特性の確認により
制御の実現に進む
＜キャビテーションのコントロール技術＞
といった方法により
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
液循環効果の利用例が多数あります
参考
ダイナミックシステムの統計的解析と制御
：赤池弘次/共著 中川東一郎/共著：サイエンス社
2015年3月14日土曜日
散歩 東京都 八王子市 小宮公園 ultrasonic-labo
散歩しながら
様々な観察から
超音波システム研究所について
考えています
空や雲の変化、風や川の音・・・・
大変面白いと感じます
超音波システム研究所＜理念＞
「われわれの最も平凡な日常の生活が何であるかを
最も深くつかむことによって
最も深い哲学が生まれるのである
学問はひっきょうLIFEのためなり。
LIFEが第一等のことなり。LIFEなき学問は無用なり。」
西田幾多郎
深い哲学に基づいた
実験（物として物を観察すること）により
超音波の有効利用を広めていきたいと考えています
超音波システム研究所
超音波洗浄器の利用技術 Ultrasonic Cleaner
超音波システム研究所は、
超音波のキャビテーション制御技術を応用した、
表面改質技術を超音波洗浄器に適応させる方法を公開します。
超音波とマイクロバブルによる表面改質効果により
高い音圧レベルによるキャビテーション効果や
液循環による加速度効果を制御して
効率の高い超音波洗浄器の利用を可能にします。
上記の処理方法について
具体的な方法を提供します。
超音波の伝搬状態の測定・解析技術を利用した結果、
洗浄器の水槽部分に対して
音響特性の改善を確認しています。
この動画のように
水槽の表面改質と脱気マイクロバブルの利用で
効果的な利用が可能になります。
超音波計測装置 Ultrasonic measurement no.１５
超音波システム研究所は、
オリジナル技術による、
超音波テスター（測定・解析システム）を開発しました。
新しい超音波の測定技術です。
測定したデータについて、弾性波動を考慮した解析で、
各種の振動状態（モード）として検出します。
検出データをフィードバック解析することにより
超音波の非線形現象（音響流）やキャビテーション効果を
グラフにより確認できるようにしたシステムです。
複雑に変化する超音波の利用状態を、
音圧や周波数だけで評価しないで
「音色」を考慮するために、
時系列データの自己回帰モデルにより解析して
評価・応用しています
目的に応じた利用方法が可能です
「超音波攪拌技術」を応用した、洗剤・洗浄液の開発技術
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
「超音波攪拌技術」を利用した
超音波洗浄を効果的に行う洗剤・洗浄液の製造技術を開発しました。
今回開発した技術は
具体的な洗浄対象物の構造・材質に合わせ、
洗剤・溶剤が汚れに、強い音圧で接触することを可能にする
超音波洗浄専用の洗剤の製造方法に関するものです。
超音波に対する
定在波やキャビテーションの制御技術をはじめ
間接容器に対する伝播制御技術・・・により
適切な洗剤・溶剤・・・の攪拌を行います。
これまでは、洗剤の効果と超音波の効果が
トレードオフの関係にあることが多かったのですが
この技術により
洗剤と超音波の効果を相乗効果を含めて
大変効率的に利用可能になりました。
オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
洗浄効果の評価・・・・多数のノウハウ・・・を確認しています。
2015年3月12日木曜日
流れと音と形の観察 （超音波システム研究所）
流れと音と形の観察 （超音波システム研究所）
Observation of flow and sound and shape
川（八王子市 あさかわ）の流れを観察しています
超音波利用に関して
流れの観察経験（注）により
音響流を直感的に
とらえられるようになります
注：
くりかえし
超音波と
流体の変化（流れ、渦、波・・）を
観察して
イメージを修正しながら
音響流に関する論理モデルを考え続けます
1年ぐらい経過してくると
渦の動きが見えてきます
そこから
ぼんやりと、洗浄物に対する
音響流の影響がわかります
実験・検討を繰り返すと
音響流に対する対象物固有の現象が
流れを見て感じるようになります
現在は、次のステップとして
非線形現象を含めた
各種の相互作用を
応用するために、
「流れの様子を」観察・研究しています
音響流
一般概念
有限振幅の波が
気体または液体内を伝播するときに、
音響流が発生する。
音響流は、
波のパルスの粘性損失の結果、
自由不均一場内で生じるか、
または
音場内の
障害物（洗浄物・治具・液循環）の近傍か
あるいは
振動物体の近傍で
慣性損失によって生じる
物質の一方性定常流である。
2015年3月10日火曜日
脱気・マイクロバブル発生液循環 （超音波技術） Degassed microbubble generating circulation
脱気・マイクロバブル発生液循環
（超音波制御技術）
この動画は
超音波とマイクロバブルによる
表面改質処理を行った水槽を利用して、
（超音波の共振・減衰を制御している）
適切な液循環の状態を紹介しています
ポイントは
適切な超音波と液循環のバランスです
液循環の適切な流量・流速と超音波（キャビテーション）の設定により
超音波（音響流・加速度効果）の伝搬状態をコントロールしています
脱気・マイクロバブルの効果で
均一に広がる超音波の伝搬状態を利用します
液循環により、以下の自動対応が実現しています
溶存気体は、水槽内に分布を発生させ
レンズ効果・・・の組み合わせにより、超音波が減衰します
もうひとつは
適切な超音波照射時は、大量な空気・・が水槽内に取り入れられても
大きな気泡となって
水槽の液面から出ていきます
従って、超音波照射を行っていない状態で
大量にオーバーフローを行い続けると減衰します。
しかし、この空気を入れる操作は必要です
多数の研究報告・・がありますが
液循環の無い水槽で、長時間超音波照射を行い続け
溶存気体の濃度が低下すると
音圧も低下して、キャビテーションの効果も小さくなります
（説明としては、キャビテーション核の必要性が空気を入れる理由です）
超音波照射により、脱気は行われ
溶存気体の濃度は低下して、分布が発生します
単純な液循環では、この濃度分布は解消できません
マイクロバブルの効果です
脱気・マイクロバブル発生液循環が有効な理由です
2015年3月9日月曜日
複数の超音波振動子を制御するシステム技術
複数の振動子を使用する超音波システム
この動画のベースとなる技術を紹介します
＜＜ 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
この制御は簡単で、非常に効率が高いので是非利用してください
省エネルギーにもなります、広く普及させたいと考えています
特許申請は行いません
（インターネットで公開し類似の特許が登録されないようにしています）
詳細については「 超音波システム研究所 」にお問い合わせください
単純ですが、個別の要因（水槽、伝搬対象物、・・）により適切な設定が必要です
超音波洗浄機実験 Ultrasonic cleaning machine experiment
（超音波テスターによる＜測定・解析・制御＞の応用技術）
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
超音波テスターによる、
治工具や流水の音響特性・振動モードを
目的に合わせて、効果的に利用する
超音波＜洗浄・加工・撹拌・改質・化学反応・・・＞に適した
「音響流の制御技術」を開発しました。
脱気・マイクロバブル発生液循環 （超音波技術） Degassed microbubble generating circulation
脱気・マイクロバブル発生液循環
（超音波制御技術）
この動画は
超音波とマイクロバブルによる
表面改質処理を行った水槽を利用して、
（超音波の共振・減衰を制御している）
適切な液循環の状態を紹介しています
ポイントは
適切な超音波と液循環のバランスです
液循環の適切な流量・流速と超音波（キャビテーション）の設定により
超音波（音響流・加速度効果）の伝搬状態をコントロールしています
脱気・マイクロバブルの効果で
均一に広がる超音波の伝搬状態を利用します
液循環により、以下の自動対応が実現しています
溶存気体は、水槽内に分布を発生させ
レンズ効果・・・の組み合わせにより、超音波が減衰します
もうひとつは
適切な超音波照射時は、大量な空気・・が水槽内に取り入れられても
大きな気泡となって
水槽の液面から出ていきます
従って、超音波照射を行っていない状態で
大量にオーバーフローを行い続けると減衰します。
しかし、この空気を入れる操作は必要です
多数の研究報告・・がありますが
液循環の無い水槽で、長時間超音波照射を行い続け
溶存気体の濃度が低下すると
音圧も低下して、キャビテーションの効果も小さくなります
（説明としては、キャビテーション核の必要性が空気を入れる理由です）
超音波照射により、脱気は行われ
溶存気体の濃度は低下して、分布が発生します
単純な液循環では、この濃度分布は解消できません
マイクロバブルの効果です
脱気・マイクロバブル発生液循環が有効な理由です
2015年3月7日土曜日
Ultrasonic oscillation measurement analysis system 超音波発振計測解析システム
Ultrasonic oscillation measurement analysis system
超音波発振計測解析システム（超音波テスター）
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
（測定可能範囲 ０．０１Ｈｚ から ２５ＭＨｚ）
＊超音波発振
仕様 １Ｈｚ から １００ｋＨｚ
（出力 ２５０ｍＶ から ２Ｖ）
＊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。
Ultrasound ＜measurement and analysis＞
By ultrasound probe is ultrasonic oscillation and sound pressure measurement experiment.
For the measurement data, the analysis that takes into account the elastic wave,
I will be detected as a variety of vibrational state (mode).
Characteristics of ultrasonic tester
＊ 10MHz from the measurement range 0.1Hz
＊ Oscillation range 250mV-2V 1Hz-100kHz
＊ Display the measurement results in a graph
＊ Attach analysis software of time-series data
The complicated phenomenon of an ultrasonic wave is checked.
The applied technology of an ultrasonic wave is developed.
Technical development is performed with engineering thought.
超音波の観察 Observation of an ultrasonic wave
超音波の観察
Observation of an ultrasonic wave
音圧測定・解析により
超音波の伝搬状態に関する
複雑な現象を確認できます
The complicated phenomenon of an ultrasonic wave is checked.
こういったことをベースにして
解析・モデル化・検討を繰り返しながら
超音波の応用技術を開発しています
The applied technology of an ultrasonic wave is developed.
最も重要な点は
工学的な思想で
（科学的には解らない現象や事象を
実験・設計・妥協・・・により）
技術をまとめ上げるということです
Technical development is performed with engineering thought.
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。
Ultrasound ＜measurement and analysis＞
By ultrasound probe is ultrasonic oscillation and sound pressure measurement experiment.
For the measurement data, the analysis that takes into account the elastic wave,
I will be detected as a variety of vibrational state (mode).
2015年3月5日木曜日
＜超音波のダイナミック制御＞ ultrasonic-labo
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
オリジナル技術（超音波テスター）による、
超音波伝搬状態の各種解析結果と
抽象代数モデルによる、相互作用に関する超音波の最適化理論により
超音波＜ダイナミック特性を利用した制御＞技術を開発しました。
これまでの制御技術に対して、
新しい測定パラメータ（注）により
超音波利用の目的（洗浄、攪拌、加工・・） に合わせた、
最適な制御方法を選定・実施する技術です。
これは具体的な応用がすぐにできる方法・技術です
コンサルティングとして提案・対応します
注：オリジナル技術（超音波テスター）により測定・解析可能な
水槽、振動子、対象物・・・の伝搬状態変化を測定・解析・評価します。
（パラメータ：パワースペクトル、自己相関、バイスペクトル、各種の応答特性、ほか）
2015年3月4日水曜日
＜超音波のダイナミックシステム＞ ultrasonic-system
（超音波の測定・解析に基づいた制御システムを開発）
超音波システム研究所は、
超音波水槽内の液体に伝搬する
超音波の状態を測定・解析する技術を応用して、
水槽の構造・強度・製造条件・・・による影響と
液循環の状態を
目的に合わせた超音波の伝搬状態に
設定・制御するシステムを開発しました。
＜超音波のダイナミックシステム＞
超音波水槽内の液循環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（水槽）利用の目的は、
水槽内の液体の音圧変化の予測あるいは制御にあります。
しかし、多くの実施例で
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
統計的データの解析方法の利用である
＜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
対象の特性を確認する
＜洗浄対象物、攪拌対象物、治工具・・・の音響特性検出技術＞
３）特性の確認により
制御の実現に進む
＜キャビテーションのコントロール技術＞
といった方法により
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
液循環効果の利用例が多数あります
なお、今回の技術を
超音波システムの液循環方法の改良技術として
コンサルティング対応します。
超音波水槽の構造・大きさと
超音波（周波数、出力、台数・・）に合わせた
＜超音波＞と＜水槽＞と＜液循環＞のバランスによる
超音波の最適な伝搬状態を測定・解析データとともに
提案・改良・報告します。
本来は、水槽の新規製作、新規設置、新規超音波の固定、・・・
が最もよいのですが、
現実的には、現状の改良として
液循環ポンプの追加改良で実現させることが
これまでの事例から
費用と効果の最適化になると判断して
提案しています。
必要性と要望により
新規設計・開発にも対応します。
超音波の観察 Observation of an ultrasonic wave
超音波の観察 Observation of an ultrasonic wave
よく見ると
様々な事項や
複雑な現象を確認できます
The complicated phenomenon of an ultrasonic wave is checked.
こういったことをベースにして
解析・モデル化・検討を繰り返しながら
超音波の応用技術を開発しています
The applied technology of an ultrasonic wave is developed.
最も重要な点は
工学的な思想で
（科学的には解らない現象や事象を
実験・設計・妥協・・・により）
技術をまとめ上げるということです
Technical development is performed with engineering thought.
2015年3月3日火曜日
超音波（測定・解析）システムの開発 ultrasonic-labo
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
オリジナル製品：超音波プローブと
ファンクションジェネレータを利用した、
超音波システムに関する実験動画を公開しました。
目的に応じた利用を実施しています。
例1：大型部材（設置された配管・・）の表面検査
例2：精密部品（先端部分・・）の超音波伝搬状態の計測
例3：異なる材質・部品の接続部分に関する検査
例4：超音波加工への利用（測定・解析・制御・検査）
例5：１ｃｃのガラス容器を利用した超音波の測定管理
例6：１ｍｍ以下の粉末・・の、振動・表面計測
例7：超音波機器（美顔器、プローブ・・）の検査
例8：超音波洗浄機の水槽検査、振動子（振動板）検査
・・・・・・・・・
超音波技術（Vibration Analysis with Ultrasonic．超音波シャワー）
（超音波テスターによる＜測定・解析・制御＞の応用技術）
超音波システム研究所は、
超音波テスターを使用した、
「流水式超音波システム」技術を開発しました。
－今回開発したシステムの応用事例－
特殊ガラス部品の精密洗浄
複雑な形状・線材・・の表面処理（応力緩和）
溶剤・・の化学反応制御
ナノレベルの攪拌・分散
樹脂（フィルム形状・・）、金属（粉末：ＣＮＴ、鉄粉・・）、
・・これまでは、難しかった材料・部品の表面改質
・・・・・・・
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