Cảm biên siêu âm là gì? Cấu tạo, nguyên lý, ứng dụng

1. Cảm biến siêu âm là gì?

Siêu Âm là thuật ngữ để chỉ một dạng âm thanh có tần số cao hơn nhiều so với tần số mà tai người có thể nghe được (khoảng 20000 Hz). Tần số thấp hơn tần số mà tai người có thể nghe được thì gọi là hạ âm, hạ âm thường rơi vào khoảng 20Hz.

Sóng siêu âm có thể được lan truyền trong nhiều môi trường khác nhau: không khí, chất lỏng, chất rắn….. Nếu trong cùng một điều kiện môi trường lan truyền như nhau thì tần số cao hơn sẽ có bước sóng ngắn hơn bước sóng của âm thanh. Chính vì bước sóng ngắn đó, độ phân giải sóng siêu âm tiếp xúc vật thể đủ để đạt độ chính xác cao tới vài milimet. 

Do đó, siêu âm được sử dụng phổ biến trong y khoa hoặc đo khoảng cách các loại chất lỏng, máy hàn siêu âm, làm sạch bằng sóng siêu âm, chèn vật liệu bằng sóng siêu âm……

2. Cấu tạo của cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm có cấu tạo gồm: bộ phận có thể phát ra sóng siêu âm thông qua một đầu dò có công suất nhỏ có khả năng phát ra tín hiệu. Đầu dò siêu âm hiện có nhiều dạng khác nhau, được chia thành:
    • Đầu dò thẳng (sóng dọc) 
    • Đầu dò ngang (sóng ngang)
    • Đầu dò sóng bề mặt
    • Đầu dò kép (1 cái phát tín hiệu – 1 cái nhận tín hiệu) …..

Tuỳ vào mục đích sử dụng của người dùng mà chọn đầu dò cảm biến siêu âm sao cho phù hợp nhất. Tất cả đều có chung cấu tạo cảm biến siêu âm như sau:

    • Máy phát: Rung bằng máy rung (được làm từ chất liệu gốm có đường kính 15 mm) để tạo sóng siêu âm và lan truyền vào môi trường không khí.
    • Máy thu: Khi máy rung nhận sóng siêu âm thì nó tạo ra các rung động cơ học tương ứng với sóng siêu âm và được chuyển đổi thành năng lượng điện ở đầu ra của máy thu.
    • Điều khiển: Điều khiển truyền siêu âm của máy phát nhờ cách sử dụng mạch tích hợp và đánh giá xem máy thu có nhận được tín hiệu và kích thước của tín hiệu có thu được hay không.
    • Nguồn điện: Cảm biến siêu âm thường được cung cấp bởi nguồn điện DC bên ngoài với điện áp là PCB ± 10% hoặc 24 V ± 10% và được cung cấp cho cảm biến thông qua mạch ổn áp bên trong.

3. Nguyên lý hoạt động cảm biến siêu âm

 Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm

Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm hoạt động dựa theo nguyên lý cho và nhận, tức là cảm biến sẽ phát ra 1 nguồn sóng liên tục với tốc độ của sóng siêu âm. Khi bước sóng này gặp vật cản thì sẽ phản hồi lại, cảm biến siêu âm sẽ nhận được bước sóng phản hồi này đồng thời sẽ tiến hành phân tích để biết được khoảng cách từ vật cản đến cảm biến. Nhờ đó, chúng ta sẽ biết được khoảng cách từ cảm biến cho tới mức chất lỏng hoặc chất rắn.

4. Ứng dụng của cảm biến siêu âm trong công nghiệp

Cảm biến siêu âm được ứng dụng rộng rãi trong 2 lĩnh vực sau:

    • Cảm biến siêu âm dùng để cảnh báo: Cảnh báo một hệ thống hay dây chuyền đang có nguy cơ hoặc đang bị sự cố góp phần vào việc giảm thiểu thiệt hại cho các nhà máy, công ty.

 

Cảm biến siêu âm cảnh báo Label bị đứtCảm biến siêu âm cảnh báo Label bị đứt
Cảm biến siêu âm dùng để phát hiện dị tật sản phẩmCảm biến siêu âm dùng để phát hiện dị tật sản phẩm
Ứng dụng cảm biến siêu âm phát hiện kích thước hộp
Cảm biến siêu âm phát hiện bị nứt gãyCảm biến siêu âm phát hiện bị nứt gãy
    • Cảm biến siêu âm dùng để giám sát liên tục

 

Cảm biến siêu âm giám sát mức trong ống nghiệm

Ứng dụng Cảm biến siêu âm giám sát mức nhiên liệu

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *