固体ホーンの設計

書籍の紹介

超音波は小さい振動変位で高い音圧と強いパワー密度をもっているためエネルギーとして利用できます．その応用例は沢山ありますが，その中でプラスチックの溶着・かしめ・金属部品のインサート，超音波振動切削，超音波洗浄などはよく知られている技術です．

プラスチックの溶着・かしめ・金属部品のインサートなどの仕事に際しては，振動子の振幅を大きな振幅に増幅する必要があります．振幅を増幅する手段として，一般的に固体ホーンがあります．固体ホーンは，その細端面の振動速度が太端面の振動速度より大きいという，振動変成作用をもっています．振動変成作用を説明するとき，電気的な音響負荷インピーダンスとして解析する手法がありますが本書では，固体ホーンの設計法を別の視点から数式的にとらえ，固体ホーンを設計する上で必要な情報を簡単に計算できるような構成になっております．そして，固体ホーンを設計しやすいように計算例題を中心にプログラムも掲載されており，読者は簡単にホーンを製作できるように工夫がされております．

本文中のプログラムは Fortran だけではなく Excel でも作成されています．

実務者のための本格的設計ツールです。

目次

第1章　超音波の概要

1. 超音波とは
2. 超音波の性質
   1. 音の伝搬
   2. 物質と伝搬速度
   3. 音の直進と回折
   4. 音の減衰
3. 強力超音波の発生方法
   1. 共振現象
   2. 超音波機器の構成
4. 超音波エネルギーの応用
   1. 超音波プラスチック溶着
   2. 超音波砥粒加工
   3. インサート
   4. ゲートカット
   5. リベッティング
5. ホーンの理論
   1. 固体ホーンと超音波伝送
   2. 固体ホーンの理論式

第2章　音波の基礎

1. 音波
2. ダランベールの解・ストークスの公式
3. 波の伝播
4. 波の透過と反射
5. 波の干渉
6. 音波の共鳴
7. ヘルムホルツの共鳴器

第3章　固体ホーンの設計計算

1. 固体ホーンの計算式における諸条件
2. 丸型固体ホーンの計算式および例題
   1. 両端自由ストレート・ホーン
   2. 両端自由単純コニカル・ホーン
   3. 両端自由単純エクスポネンシャル・ホーン
   4. 両端自由単純カテノイダル・ホーン
   5. 両端自由ステップ・ホーン
   6. 両端自由ストレートコニカル・ホーン
   7. 両端自由ストレート・エクスポネンシャル・ホーン
   8. 両端自由ストレート・カテノイダル・ホーン
3. 角型固体ホーンの計算式および例題
   1. 両端自由ストレート・ホーン
   2. ストレート・片面エクスポネンシャル・ホーン
   3. ストレート・両面エクスポネンシャル・ホーン
   4. ストレート・片面コニカル・ホーン

付録A　波動方程式の数値解法