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弊社では各種の従来より技術情報をウエッブで公開してきましたが、情報の一部を纏めた書籍「超音波技術入門」発信から受信まで ISBN978-4-526-06394-72010/1に日刊工業新聞より出版されました。

このページはこの書籍の補足の為につくられました。

シミュレーション・ソフトはここです。

 

書籍は白黒であり、元画像がカラーの場合、印象が異なる場合があります。その元画像を本ウエッブに掲示しています。こちら

シニュレーションなどによって示した図は、特定の条件下です。パラメータを変えて結果を知りたい人もいるでしょうから、ソフトをダウンロード出来る様にしました。

本書の各章に対応して示します。また、関連する画像、動画もリンク先も掲示しています。

本ウエッブ掲載の画像、動画、ソフトウエアの著作権は㈲アイ・エス・エルに所属しています。

論文など画像やソフトウエアの結果を使用されたい場合は、ご連絡ください。isl@kcn.ne.jp 又は yoshio@i-sl.co.jp

書籍は元の原案をぺージ数の制限から、半分程度にしました。特に電子関係を大幅に削除しました。

削除した部分で重要な内容を随時追加します。

よくある質問とその答えは :「超音波技術入門」発信から受信までQandAへのリンク

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フリー・ライセンス・ソフトのインストール法等に関して

1)動作環境はWindwosVista/7です。MAC系は動作しません。WindwosNT系でも動作すると思いますが、試していません。

2)xx.msiファイルをダウンロード又はそのまま起動し、各ソフトをインストールください。

3)インストール後、ソフトを起動すると、ライセンス・マネージャーが立ち上がります。
書籍に記載のアクセスコードを入力し、空欄を埋め、send information to islボタンを押して、プラウザから弊社にPC情報をメイルください。上手くEmail出来ない場合は、Make Information Fileボタンでファイルをディスクトップに作り、これを添付ファイルとしてisl@kcn.ne.jpEmailください。

4)フリー・ライセンス・ファイルlicense.licEmailにて送りしますので、ディスクトップ上にコピーください。

5)複数のソフト・ウエアは同じプログラム・ホルダー内の\ISL\ディレクトリに配置されていれば、同じフリー・ライセンス・ファイルが使用できます。

(複数のディレクトリに配置した場合は1つしか機能しません)

6)使用期間、回数に制限がありますので、無効となった場合は、ディスクトップ上のlicense.licを消去し、3)以降を繰り返してください。2回までフリー・ライセンスを発行します。

7)なお、ソフトは十分バグ取りをしていません。上手く動作しなくても、或いはPCに何らかの障害を起こしても弊社は責任を負いません。

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書籍の目次は以下です。

第1章 音

1.1 音とは

1.2 音の種類、周波数範囲

1.3 音波の種類

1.4 音源の種類

1.5 重ね合わせの理

1.6 音場の相反定理

1.7 音の伝搬と音速

1.7.1 気体内の音の伝搬と音速

1.7.2 固体内の音の伝搬と音速(一次元) 

1.7.3 固体内の音の伝搬と音速(二次元モデル)

1.7.4 液体内の音の伝搬と音速

1.7.5 音速の異方性と分散

1.7.6 固体の表面音速、内部音速

1.8 音響インピーダンスと界面での音の透過反射

1.9 音の減衰 

1.10 衝突現象

1.11 音の反射屈折

1.12 波形と分析

コラム 

1.1 電流

 1.7.2 一次元の波動方程式

 1.7.3 一般的音速の導き方

 1.7.5 音と熱

 1.9  拡散減衰とその他の減衰

 1.11 原理、法則とスネルの法則

 

第2章 音の発生器、受信器と圧電素子

2.1 変換器

2.2 媒質と効率的放射の工夫

2.3 圧電セラミックス振動子の圧電効果

2.4 圧電振動子の種類と効率

2.5 周波数定数

2.6 構造化振動子

2.7 棒の長さ方向の振動と板状の厚み方向の関係

2.8 振動子の均一性

2.9 振動子の分極

2.10 キュリー温度と分極

2.11 耐放射線性

2.12 電極材料

2.13 圧電振動子の電気的等価回路

2.14 代表的な圧電変換器の構造

2.14.1 加速度センサー

2.14.2 AEセンサー

2.14.3 ショック・センサー

2.14.4 荷重センサー

2.14.5 空中超音波センサー

2.14.6 非破壊用水浸探触子、医療用探触子

2.14.7 非破壊用直接接触型

2.14.8 (積層)圧電アクチュエータ

2.14.9 超音波モータ

2.14.10 工業用超音波溶接、洗浄機、カッタなど

 コラム

2.2 人の聴覚、感覚

2.3 圧電素子から発生する電荷と電圧

 

第3章 圧電素子からの音

3.1 圧電振動子内の音の伝播

3.2 ランジュバン型振動子からの音

コラム 分布定数系と集中定数系

3.3 振動子内部から外部へ音の伝搬

3.4 振動子周波数と音圧

3.5 積層振動子と音圧

3.6 配列振動子と音圧

3.7 保護膜、遅延材と音圧波形

3.8 保護膜や接触媒質の厚さと音圧波形

3.9 接触媒質の厚さと透過損失

3.10 極薄膜の特性

3.11 実際の膜の特性

3.12 媒質内への伝搬

3.13 面での反射、透過

3.14 実際の面での反射

3.15 伝搬途中の波の変化

3.16 傾いた面へのビームの入射

3.17 アレイ配列振動子からの音

3.18 フォーカシング

3.19 縦波以外の音の発生

3.20 その他の発振音波

コラム

3.11 接触と接続

 3.12 超音波可視化装置の原理

 

第4章 圧電振動子での音の受信

4.1 遠くからの音

4.2 近くからの音

4.3 小反射体から音

4.4 BE拡散波に基づく反射の例

4.5 大きな反射体での反射

4.6 近距離音場長さと反射強度

4.7 圧電振動子の一部に加わった音と発生電荷、電圧

4.8 圧電振動子のフィルター効果

4.9 傾斜して入射する音波と受信感度

4.10 受信臨界角

4.11 球面波音源からの受信特性

コラム

4.11 パルス波と連続波

 

5章 音の送受信回路

5.1 送信回路の基本原理

5.2 動素子のスイッチング時間と出力インピーダンス

5.3 駆動電圧波形と音圧波形

5.4 圧電素子での音圧受信

5.5 各種励振方式と音圧波形、受信波形

5.6 Q値の高いアクチュエータの駆動

5.7 接続ケーブルの影響

5.8 送受信波形の例 

5.9 受信の電気的SN比

5.10 電気的クロストーク

 

6章 音の送信から受信まで


6.1 フィードスルーとフィードバック

6.2 音の送信から受信までの例

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関連カラー画像、ソフトウエア

第1章

 1.3縦波、横波、レーリー波、ラブ波{フリー・ソフト}

 各種気体の速度分布 と 固体の原子間距離と原子間力{フリー・ライセンス・ソフト}

 遅延伝搬減衰 、 相関 と 波形と分析(FFT RFFT {フリー・ライセンス・ソフト}

第2章

第3章
保護膜、遅延材と音圧波形、保護膜や接触媒質の厚さと音圧波形、接触媒質の厚さと透過損失 等{フリー・ライセンス・ソフト}

3.12.2 振動子からの送信音圧{画像}

3.12.3 振動子からの送信音圧 中央{画像}

3.12.4 振動子からの送信音圧{画像}

 

超音波伝搬の実験的可視化法 1996年前に撮影した動画

超音波のシミュレーション 有償1年ライセンス・ソフトWave2000/3000 

第4章

4.3.1 水中微小球状反射{画像}

4.9.3 受信指向特性{画像}

球面波音源からの受信特性{フリー・ライセンス・ソフト}

第5章

 5.25.4の追加説明

パルサーの送信インピーダンス、受信アンプの入力インピーダンスあるいは振動子(探触子)のインピーダンスを変えた場合のグラフを以下に示す。

縦軸が相対感度、横軸はΩ。

 一般に送信時には、パルサーの送信インピーダンスと受信アンプの入力インピーダンスが並列に探触子に繋がっている。

パルサーレシーバが送受信インピーダンスを一定と仮定すると、探触子のインピーダンス(下図青線)が最大となる点がある。

パルサーの送信インピーダンスは低ければ低いほど送信音圧は高くなる。

受信アンプの入力インピーダンスは高い方が、受信感度が高くなる。

市販のパルサーレシーバの多くは送信インピーダンスが20Ω以下、受信アンプの入力インピーダンスを50Ω固定或いは1kΩ程度まで可変と成っている。

探触子のインピーダンスが20Ω前後で一番良くなるものが多い。

長い同軸を使う場合は同軸の特性インピーダンスの影響で以下のグラフとは異なる。

 

上図は以下のソフトで作ったものです。

 振動子のインピーダンス・マッチング{フリー・ライセンス・ソフト}

 

 

第6章

 垂直探触子の送受信波形のシミュレーションP2R有償1年毎・ライセンス・ソフト}バッキングや

アンプ特性、ケーブルなど高度な計算が含まれます。実際に探蝕子の設計に使われるものです。

 垂直探触子の送受信波形のシミュレーション{フリー・ライセンス・ソフト}

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