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

報道関係各位
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2012年10月18日
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　超音波システム研究所

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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

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超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市、代表：斉木）は、
シャノンのジャグリング定理を応用した「超音波制御」方法を開発し
コンサルティング提案・実施対応を行っています。

超音波照射による現象を 安定して効率よく利用するためには

超音波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

水槽や液循環・・・の影響も大きいのですが

現在使用中の超音波を効率用利用するための

単純ですが大きな改善が可能な

アイデアと方法を紹介します

（　具体例や実績は多数あります

２０ｃｃ－１８００リットルまで対応実績があります　）


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



新しい超音波システムの制御

＜＜　シャノンのジャグリング定理の応用　＞＞

注：JUGGLING THEOREM proposed by Claude E. Shannon

of the Massachusetts Institute of Technology

is schematically represented for the three-ball cascade.

（　http://www2.bc.edu/~lewbel/jugweb/science-1.html　より）

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


参考動画

http://youtu.be/z9U_zAqYbME　　http://youtu.be/4qllXYFuqBM

http://youtu.be/OVWyXfQY2Uk　　http://youtu.be/83dDoHXLu5Y

http://youtu.be/az0kxOEKVHE　　http://youtu.be/WGXBGfy3W1w

http://youtu.be/h6YM0HD7W8o　　http://youtu.be/lyjmlQLUP48



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

興味のある方はメールでお問い合わせください


詳細 ジャグリング制御

http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/page036.html


＜ダイナミック特性を利用した制御＞

http://ultrasonic-labo.com/?p=1299


超音波伝搬状態の最適化技術

http://ultrasonic-labo.com/?p=1010