－－音圧測定データのバイスペクトル解析による、超音波の分類技術－－
超音波システム研究所は、
超音波の音圧測定データをバイスペクトル解析することで、
超音波振動が伝搬する現象に関する分類方法を開発しました。
この分類方法は、
超音波の伝搬状態に関する、主要となる周波数（パワースペクトル）の
ダイナミック特性（非線形現象の変化）により
線形（共振現象）と、非線形（高次高調波の発生現象）状態を推定し、
以下のような、４つのタイプに分類しています。
１：線形型
２：非線形型
３：ミックス型
４：変動型（各種制御による変化を利用するタイプ）
４－１：線形変動型
４－２：非線形変動型
４－３：ミックス変動型（ダイナミック変動型）
分類としては上記の通りですが、
実用的には、ミックス変動型（ダイナミック変動型）として
低調波から高調波を最適化する事が、超音波制御になります
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
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）
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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このカタログについて
| ドキュメント名 | 超音波伝搬現象の分類(20230210) |
|---|---|
| ドキュメント種別 | 製品カタログ |
| ファイルサイズ | 4.7Mb |
| 取り扱い企業 | 超音波システム研究所 (この企業の取り扱いカタログ一覧) |
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このカタログの内容
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超音波伝搬現象の分類
2024.05.06 超音波システム研究所
超音波システム研究所は、
超音波の音圧測定データをバイスペクトル解析することで、
超音波振動が伝搬する現象に関する分類方法を開発しました。
この分類方法は、
超音波の伝搬状態に関する、主要となる周波数（パワースペクトル）の
ダイナミック特性（非線形現象の変化）により
線形（共振現象）と、非線形（高次高調波の発生現象）状態を推定し、
以下のような、４つのタイプに分類しています。
１：線形型 ２：非線形型 ３：ミックス型 ４：変動型
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１：線形型（キャビテーション主体型）
超音波の発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波（発振周波数の１／４、あるいは１／２）
から高調波（発振周波数の１倍、・・３倍）の範囲で
若干の変化がある状態
注：低調波（発振周波数の１／８）以下の場合
低周波の共振状態により、不安定な共振と干渉が発生し
安定した状態が実現しない傾向になります
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単調な超音波利用状態は、線形型になる
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２：非線形型（音響流主体型）
超音波の発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
高調波（発振周波数１０倍以上）の範囲で
若干の変化がある状態
注：高調波は、超音波振動子、発振プローブ・・の
表面状態の工夫（特願２０２０－３１０１７ 超音波制御）により
発振周波数の１００倍を実現することも可能です
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複雑な流れに超音波を伝搬させると、非線形型になる
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３：ミックス型
（キャビテーションと音響流の組み合わせ型）
超音波発振部材の設置方法や接触部材・・・の相互作用により
発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波（発振周波数の１／８，１／４、あるいは１／２）
から高調波（発振周波数の１倍、・・１０倍）の範囲で
自然に発生する、大きな変化がある状態
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複雑な操作（発振制御、回転揺動、・・）は、ミックス型になる
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コメント
上記の１，２，３は、基本的な伝搬状態ですが
振動現象が、安定して長時間同じ現象を続けるためには、
各種制御・・工夫が必要です
上記の１，２，３は、一定の発振状態を継続すると
周波数の低下や超音波の減衰現象が発生し
超音波の利用効果は小さく、無くなっていきます
そのために、
実用的には、下記の変動型を利用することが必要です
４：変動型（各種制御による変化を利用するタイプ）
４－１：線形変動型
複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、、目的の範囲（発振周波数の１／８～１０倍程度）で
制御可能にした状態
４－２：非線形変動型
複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／２～５０倍程度）で
制御可能にした状態
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４－３：ミックス変動型（ダイナミック変動型）
複数の超音波発振部材や発振制御・・の
音響特性や相互作用の確認に基づいて
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／１６～１００倍程度）で
制御可能にした状態
分類としては上記の通りですが、
実用的には、ミックス変動型（ダイナミック変動型）として
低調波から高調波を最適化する事が、超音波制御になります
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＜＜超音波の分類＞＞
超音波伝搬現象の分類１
http://ultrasonic-labo.com/?p=10908
超音波伝搬現象の分類２
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超音波伝搬現象の分類３
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超音波の最適化技術１
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超音波の最適化技術２
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＜＜超音波システム＞＞
超音波の音圧測定・解析システムと超音波発振制御システム
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超音波発振システム（１ＭＨｚ、２０ＭＨｚ）
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超音波システム（音圧測定解析、発振制御）
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統計的な考え方を利用した超音波
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超音波技術：多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析
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音圧測定解析に基づいた、超音波システムの開発技術
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【本件に関するお問合せ先】
超音波システム研究所
メールアドレス info@ultrasonic-labo.com
ホームページ http://ultrasonic-labo.com/
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分類技術の応用
超音波の発振制御技術
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超音波プローブの製造技術
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