超音波の音圧測定解析事例　No.１

超音波の音圧測定解析事例 No.１ ２０２３．12．12 超音波システム研究所 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（超音波振動の測定・解析システム）を ２０１２年４月より、製造販売しています。 これまでに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・評価します。 特に、検出データをフィードバック解析することで、 超音波の非線形現象（音響流）やキャビテーション効果を グラフにより目視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 超音波刺激の最も重要な「非線形現象」を考慮するために、 時系列データの自己回帰モデルによる、自己相関・バイスペクトルを解析して その変化・・・・を、評価・応用しています 目的に応じた新しい利用方法を多数実現しています 超音波システム研究所

解析ツール：TIMSAC for R package 統計数理研究所 注：解析には下記ツールを利用します 注：OML(Open Market License) https://www.ism.ac.jp/ismlib/jpn/ismlib/license.html 注：TIMSAC(TIMe Series Analysis and Control program) https://jasp.ism.ac.jp/ism/timsac/ 注：「R」フリーな統計処理言語かつ環境 https://cran.ism.ac.jp/ バイスペクトルの解析関数 bispec() : バイスペクトルの計算 自己相関の解析関数 autcor() : 直接法による自己共分散関数の計算 参考データ 解析結果 自己相関（最大 ２００Ｌａｇ） 音圧データ１：青 音圧データ１：赤 音圧データ２：青 音圧データ２：赤 バイスペクトル（最大周波数 ６２ＭＨｚ） 音圧データ１：青 音圧データ１：赤 音圧データ２：青 音圧データ２：赤 １００μ秒でこのような音圧変化を実現することが、新しい超音波制御技術です

音圧測定解析事例 （解析最大周波数 １２５ＭＨｚ 解析結果のグラフ ０．５＝１２５ＭＨｚ） 装置概要（脱脂洗浄 第一第二水槽 洗浄水槽） 超音波１：２８ｋHz ３００W 超音波２：３８ｋHz １５０W ＯＮＯＦＦタイマー制御 超音波３：超音波発振制御システム ｃｈ１：スイープ発振 ｃｈ２：パルス発振 液循環：脱気ファインバブル発生液循環装置 ＯＮＯＦＦタイマー制御

（解析最大周波数 １２５ＭＨｚ 解析結果のグラフ ０．５＝１２５ＭＨｚ） 装置概要（超音波実験装置） 超音波１：２８ｋHz ３００W 超音波２：７２ｋHz ３００W ＯＮＯＦＦタイマー制御 超音波３：超音波発振制御システム ｃｈ１：スイープ発振 ｃｈ２：パルス発振 液循環：脱気ファインバブル発生液循環装置 ＯＮＯＦＦタイマー制御

（解析最大周波数 １２５ＭＨｚ 解析結果のグラフ ０．５＝１２５ＭＨｚ） 装置概要（脱脂洗浄 第三第四水槽 リンス水槽） 超音波１：３８ｋHz １５０W 超音波２：７２ｋHz ３００W ＯＮＯＦＦタイマー制御 超音波３：超音波発振制御システム ｃｈ１：スイープ発振 ｃｈ２：パルス発振 液循環：脱気ファインバブル発生液循環装置 ＯＮＯＦＦタイマー制御

（バイスペクトル 解析最大周波数 １２５ＭＨｚ 解析結果のグラフ ０．５＝１２５ＭＨｚ 自己相関 最大ＬＡＧ ２５０ 解析結果のグラフ：横軸最大値 ） 装置概要（ナノレベルの乳化分散システム） 超音波１：４０ｋHz ３００W ＯＮＯＦＦタイマー制御 超音波２：超音波発振制御システム ｃｈ１：スイープ発振 ｃｈ２：パルス発振 液循環：脱気ファインバブル発生液循環装置 ＯＮＯＦＦタイマー制御 攪拌装置 ＯＮＯＦＦタイマー制御

装置概要（食品粉末の分散システム）

（解析最大周波数 １２５ＭＨｚ 解析結果のグラフ ０．５＝１２５ＭＨｚ） 装置概要（脱脂洗浄 アルカリ洗剤使用） 超音波１：２８ｋHz ６００W 超音波２：３５ｋHz ６００W ＯＮＯＦＦタイマー制御 注：超音波出力レベル ２０－３０％ 超音波３：超音波加湿器（２台） ＯＮＯＦＦタイマー制御 液循環：脱気ファインバブル発生液循環装置 ＯＮＯＦＦタイマー制御

（解析最大周波数 １２５ＭＨｚ 解析結果のグラフ ０．５＝１２５ＭＨｚ） 装置概要（めっき処理ライン） 超音波１：２８ｋHz ６００W ２台 出力２０％ ＯＮＯＦＦタイマー制御 超音波２：３５ｋHz ６００W ２台 出力３０％ ＯＮＯＦＦタイマー制御 超音波３：超音波加湿器（８台 １．７ＭＨｚ １５Ｗ） ＯＮＯＦＦタイマー制御 液循環：脱気ファインバブル発生液循環装置 ６台 ＯＮＯＦＦタイマー制御

装置概要（めっき処理ライン）

その他 インパルス応答（応答特性の解析） mulmar Multivariate Case of Minimum AIC Method of AR Model Fitting Description Fit a multivariate autoregressive model by the minimum AIC procedure. Only the possibilities of zero coefficients at the beginning and end of the model are considered. The least squares estimates of the parameters are obtained by the householder transformation. Usage mulmar(y, max.order = NULL, plot = FALSE) Arguments y a multivariate time series. max.order upper limit of the order of AR model, less than or equal to n=2d where n is the length and d is the dimension of the time series y. plot logical. If TRUE, daic[[1]]; : : : ;daic[[d]] are plotted.

パワー寄与率（相互作用の解析） mulnos Relative Power Contribution Description Compute relative power contributions in differential and integrated form, assuming the orthogonality between noise sources. Usage mulnos(y, max.order = NULL, control = NULL, manip = NULL, h) Arguments y a multivariate time series. max.order upper limit of model order. Default is 2p n, where n is the length of time series y. control controlled variables. Default is c(1 : d), where d is the dimension of the time series y. manip manipulated variables. Default number of manipulated variable is ’0’. h specify frequencies i=2h (i = 0; : : : ;h). Value nperr a normalized prediction error covariance matrix. diffr differential relative power contribution. integr integrated relative power contribution

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