超音波テスターSSP-2012
超音波伝搬状態測定解析システム
非線形解析（バイスペクトル解析）
操作手順書

説明書はお読みいただいた後、すぐに取り出せるところに保管し、必要な時に再読して下さい。

超音波システム研究所 Ver ３.0

１． 準備
解析用データの確認測定データ（PSDATA ファイル）から解析用のMicrosoft Office Excel CSV ファイルがホルダーにあることを確認してください
ファイルがない場合は、CSV ファイルに保存してください

例D:¥20120321S¥ 20120321-0101.csv

２． 解析ソフトの立ち上げ

ダブルクリックして立ち上げる＞｜

左記のようなプロンプト表示が行われます

エラー表示が行われた場合には、その他の作業ファイル・・・を終了してからもう一度立ち上げてください３． 解析ソフトの読み込み
３－１：パッケージ－＞
ローカルにあるｚｉｐファイルからの・・・・

３－２：デスクトップのｚｉｐファイル
ＴＩＭＳＡＣ1.2.1 を選択する

３－３：読み込み画面の確認

３－４：パッケージの読み込みパッケージ－＞パッケージ読み込み・・・

選択する３－５：ｔｉｍｓａｃの選択

３－６：「ＯＫ」選択により読み込み以上で解析準備完了です参考

バイスペクトルバイスペクトルは以下のように周波数 f1、f 2、f1 + f 2 のスペクトルの積で表すことができる。
B( f1 , f 2 ) = X ( f1 )Y( f 2 )Z ( f1 + f 2 )主要周波数が f1 であるとき、
f1 + f1 = f 2、f1 + f 2 = f3 で表される f 2、f3 という周波数成分が存在すればバイスペクトルは値をもつ。
これは主要周波数 f1 の整数倍の周波数成分を持つことと同等であるので、バイスペクトルを評価することにより、高調波の存在を評価できる。
詳しい説明は専門書・・・を読んで確認してください

エクセルファイルのデータ列

解析コマンド
data11 <- read.table("C:/20191220/20191220-0030/20191220-0030_01.csv",
skip=6, sep=",", nrows=9000)
解説 data11 に" C:/20191220/20191220-0030/20191220-0030_01.csv "のデー
タをセットする
png(file="C:/20191220/20191220-0030/20191220-0030_01.png")
解説 結果の出力先を" C:/20191220/20191220-0030/20191220-0030_01.png "とする
plot(data11$V2)
解説 data11 の 2 番目のデータ列（１ｃｈの測定データ）に対してプロット（音圧測定データのグラフ作成）を行う
dev.off()
解説 終了

plot(data11$V３)
解説 data11 の３番目のデータ列（２ｃｈの測定データ）に対してプロット（音圧測定データのグラフ作成）を行う

data11 <- read.table("C:/20191220/20191220-0030/20191220-0030_01.csv",
skip=6, sep=",", nrows=9000)
png(file="C:/20191220/20191220-0030/20191220-0030sp0001_01.png")
spectrum(data11$V2,method="ar")spectrum(data11$V2,method="ar")解説 data11 の 2 番目のデータ列（１ｃｈの測定データ）に対してＡＲ（自己回帰）モデルによるスペクトル解析を行う
dev.off()

data11 <- read.table("C:/20191220/20191220-0030/20191220-0030_01.csv",
skip=6, sep=",", nrows=9000)
png(file="C:/20191220/20191220-0030/20191220-0030bi0001_01.png")
bispec(data11$V2)
bispec(data11$V2)
解説 data11 の 2 番目のデータ列（１ｃｈの測定データ）に対してバイスペクトル解析を行う
dev.off()

data11 <- read.table("C:/20191220/20191220-0030/20191220-0030_01.csv",
skip=6, sep=",", nrows=9000)
png(file="C:/20191220/20191220-0030/20191220-0030au0001_01.png")
autcor(data11$V2)
autcor(data11$V2)
解説 data11 の 2 番目のデータ列（１ｃｈの測定データ）に対して自己相関の解析を行う
dev.off()

参考以下のようにテキストデータをコピーしてＲの画面にペーストするとすべての解析を連続的に行います
data11 <- read.table("C: /20191220-0030_01.csv", skip=6, sep=",", nrows=9000)
png(file="C: /20191220-0030_01.png")
plot(data11$V2)
dev.off()
data11 <- read.table("C/20191220-0030_01.csv", skip=6, sep=",", nrows=9000)
png(file="C: /20191220-0030sp0001_01.png")
spectrum(data11$V2,method="ar")dev.off()
data11 <- read.table("C: /20191220-0030_01.csv", skip=6, sep=",", nrows=9000)
png(file="C: /20191220-0030bi0001_01.png")
bispec(data11$V2)
dev.off()
data11 <- read.table("C: /20191220-0030_01.csv", skip=6, sep=",", nrows=9000)
png(file="C: /20191220-0030au0001_01.png")
autcor(data11$V2)
dev.off()

実施例
コマンドをメモ帳で作成

コピー・ペーストで解析実行

解析結果（ｐｎｇファイル）が作成・保存されます終了時

以下の表示が行われます、保存しなくてかまいません解析結果グラフ１：音圧測定データのグラフ

解析結果グラフ２：自己相関解析結果グラフ３：バイスペクトル解析結果グラフ４：パワースペクトル解析の詳細・解析結果の解釈・・・については以下の参考書籍・・・の専門書を読んでください
参考書籍
１：統計数理
１）叩いて超音波で見る―非線形効果を利用した計測佐藤 拓宋 (著) 出版社: コロナ社 (1995/06)２）電気系の確率と統計
佐藤 拓宋 (著)
出版社: 森北出版 (1971/01)
３）不規則信号論と動特性推定
宮川 洋 (著), 佐藤拓宋 (著), 茅 陽一 (著)
出版社: コロナ社 (1969)
４）赤池情報量規準 AIC―モデリング・予測・知識発見
赤池 弘次 (著), 室田 一雄 (編さん), 土谷 隆 (編さん)
出版社: 共立出版 (2007/07)
５）ダイナミックシステムの統計的解析と制御
赤池 弘次 (著), 中川 東一郎 (著)
出版社: サイエンス社(1972)
参考資料
統計的な考え方を利用した超音波
http://ultrasonic-labo.com/?p=12202
超音波の洗浄・攪拌・加工に関する「論理モデル」
http://ultrasonic-labo.com/?p=3963
物の動きを読むhttp://ultrasonic-labo.com/?p=1074

参考＜＜超音波の音圧測定・解析＞＞
１）多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析により超音波伝搬状態の安定性・変化について解析評価します
２）インパルス応答特性・自己相関の解析により対象物の表面状態・・に関する解析評価を行います
３）パワー寄与率の解析により超音波（周波数・出力）、形状、材質、測定条件・・データの最適化に関する解析評価を行います
４）その他（表面弾性波の伝搬）の非線形（バイスペクトル）解析により対象物の振動モードに関するダイナミック特性の解析評価を行います
この解析方法は、複雑な超音波振動のダイナミック特性を時系列データの解析手法により、超音波の測定データに適応させることで実現しています。
表面弾性波を利用した超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14311
表面弾性波の利用技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=7665
精密測定プローブ
http://ultrasonic-labo.com/?p=11267
超音波と表面弾性波（オリジナル超音波システムの開発技術）
http://ultrasonic-labo.com/?p=14264

解析ソフトについて

TIMSAC for R package
統計数理研究所

November 1, 2006

TIMSAC(TIMe Series Analysis and Control program package) は，統計数理研究所で開発された時系列データの解析，予測，制御のための総合的プログラムパッケージです．・・・

TIMSAC は FORTRAN で 書 か れ た プ ロ グ ラ ム で す が ， ユ ー ザ ー が 作 成 し た
FORTRAN，C，Java のプログラムにこのライブラリをリンクすることにより，より扱い易い環境が実現されました．
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

３）TIMSAC for R package
http://jasp.ism.ac.jp/ism/timsac/

以上