超音波の多くの用途
超音波の多くの用途発行日: 24-01-2025 更新日: 10-04-2026 🕒 3 分钟阅读
多くの人々は、コウモリ、イルカ、クジラが障害物を回避するために自然界で使用するエコーロケーションの概念を知っています。エコーロケーションを利用することで、これらの動物は音波を送り出し、戻ってきた音を分析することで周囲を「見る」ことができます。ソナーは、人間が作り出した技術で、同じ方法で動作します。エコーロケーションとソナーの同じ原理が、非破壊検査（NDT）から洗浄や製造に至るまで、さまざまなタスクに適用できることは一般的に知られていません。
図1. コウモリは音波を利用して非常に正確に距離を測定します。
この記事では、超音波のいくつかの用途とこの技術の基本原理について説明します。以下は、エンジニアリングニーズをサポートするためのTMEの関連製品の概要です。
超音波とは？
超音波波は、人間の聴覚の上限に重なり、20kHzを超える周波数の音波を含みます。超音波技術は、洗浄、距離測定、欠陥検出、溶接、切断などの多様なタスクにこれらの高周波音波を利用します。この技術は20世紀初頭に最初の特許が付与されて以来、多くの時間をかけて発展してきました。超音波は、人間の聴覚範囲を下回る周波数を含むインフラサウンドとは対極にあります。
超音波の用途
現在、自動車、製造、電子機器を含む多くの業界が超音波の用途に大きく依存しています。これは主に、超音波が分子レベルで材料に影響を与え、表面から反射するという独自の能力によるものです。
超音波洗浄
液体中で生成される超音波波は、問題のある化学薬品や研磨材を使用せずに物体を効果的に洗浄できます。この場合、超音波洗浄は、金属、ガラス、プラスチックなどのさまざまな材料で作業する能力を含め、従来の方法では到達できない細かい隙間に到達できます。以下の図2に示すような超音波洗浄機の例があります。
図2. TMEで利用可能なDekang超音波洗浄機。
この技術は、歯科、医療、光学、自動車、航空宇宙の用途で非常に貴重であることが証明されています。これらの分野では、複雑でしばしば繊細な部品を徹底的に洗浄する必要があります。従来の洗浄方法は、研磨や腐食性の洗浄溶液による望ましくない化学反応のリスクを伴います。超音波洗浄は、他の解決策では到達できない物体の領域に到達できます。
亀裂検出と体積テスト
超音波測定ツールは、既知の周波数を放出し、エコーの差を測定することで、セラミックに存在する金属の欠陥を検出できます。超音波は、空隙、腐食、亀裂、擦り傷を特定できます。超音波を使用すると、物体を損傷することなく欠陥を検出できるため、破壊的なテストや調査の優れた代替手段となります。
超音波検出は、橋の検査によく使用されており、大きな重量を支える能力を脅かす潜在的な危険がないことを保証します。超音波は、亀裂や空隙が致命的な結果をもたらす可能性のある航空機部品にも頻繁に使用されます。これらの用途では、超音波検査が非常に貴重であることが証明されており、分解や解体によってのみ可能である測定を取得できます。
超音波距離測定
超音波技術は、正確な距離または厚さの測定が必要な場合に優れた解決策です。既知の超音波周波数を放出し、その反射時間を測定することで、正確な測定が得られます。これはエコーロケーションに似たプロセスです。
超音波距離測定の用途には、ロボット工学、近接センサー、駐車支援システム、タンク内の液体レベルの監視、産業オートメーションが含まれます。ロボット工学で使用される典型的な距離測定コンポーネントが図3に示されています。
図3. DFRobotの超音波距離測定センサー。
さらに、超音波測定は、レーザーや機械装置を使用せずに正確な数値結果を提供できます。レーザー測定とは異なり、超音波センサーは色や透明性の影響を受けず、低照度でも動作できます。さらに、これらのセンサーは、レーダーソリューションの場合のように、硬い物体の存在による影響を受けません。幸いなことに、超音波センサーは通常、距離測定の最も安価なソリューションです。
超音波溶接
超音波溶接は、最も迅速な溶接技術の1つとして知られています。この技術は、高周波波を利用して、2つの物体のインターフェースを加熱し、滑らかに結合します。物体を加熱した後、超音波波が振動を生成し、分子レベルで摩擦熱を発生させます。この段階で、分子振動が十分な熱を生成し、材料をその接合部で溶かして結合します。
超音波溶接は、ポリマーやアルミニウム、銅などの非鉄材料にも使用できます。このような溶接は非常に精密で、ほとんど目に見えません。この種類の溶接は、自動車産業、家電製品、医療製造でよく使用されます。たとえば、超音波溶接は、ワイヤーの接合、爆発物の包装の作成、薄い金属板の接合に使用できます。従来の固定および溶接アプローチよりも強力で信頼性の高い接合を実現します。さらに、超音波溶接は通常、従来の溶接ほど多くの熱と電力を必要とせず、歪みの問題をほとんど排除します。
超音波切断と打ち抜き
溶接だけでなく、超音波は他のプロセスも改善します。超音波技術は、製造中に金属、ガラス、セラミックを正確に切断および打ち抜くために使用されます。この方法は、ソノトロードと呼ばれる振動する鋸を使用し、分子レベルで振動を誘導して、低摩擦、精度、低切断力を実現します。
超音波切断と打ち抜きは、繊維産業、PCB（プリント回路基板）製造、矯正歯科、整形外科手術、包装などの多くの用途で使用されています。いくつかのより伝統的な打ち抜きおよび切断方法とは異なり、超音波は廃棄物のない切断、高精度の切断、刃に残留物がなく、はるかに少ない切断力を必要とします。
超音波によるエンジニアリング効率の向上
エンジニアは、エコーロケーションとソナーの概念を借りて、高周波音波の多くの用途を開発しました。Transfer Mulisort Elektronicでは、アプリケーションをサポートするさまざまな超音波ツールを提供しています。このリストには、超音波洗浄機、距離センサーモジュール、厚さテスター、および音響信号装置が含まれます。当社のカスタマーサービス部門は、設計プロセスのすべての段階で喜んでお手伝いします。超音波エンジニアリングのニーズを満たすためにどのようにお手伝いできるかについて、今すぐお問い合わせください。
Transfer Multisort Elektronik（TME）は、電子部品、電気・電子機器、作業工具、ならびに産業用オートメーション機器を取り扱う世界有数のグローバルディストリビューターです。TMEのカタログには、1300社以上の主要メーカーによる150万点を超える製品が掲載されています。ウッチ市およびルズグフ市に所在するTMEの最新物流センターは、総面積40,000㎡以上を有し、毎日約6,000個の電子部品関連パッケージを、150か国以上の顧客へ発送しています。
TME はまた、TME Education プロジェクトを通じて若手エンジニアや電子工学愛好家の知識とスキルの向上に取り組み、TechMasterEvent シリーズを開催して技術コミュニティを支援し、イノベーションと経験の共有を促進しています。
