Bài giảng: Siêu âm

Th.s Trần Văn Trinh
Siêu âm là gì?
Siêu âm là gì?

Siêu âm là sóng cơ học có tần số lớn
Siêu âm là sóng cơ học có tần số lớn
hơn tần số âm nghe thấy (trên
hơn tần số âm nghe thấy (trên
20kHz). Thính giác của con người rất
20kHz). Thính giác của con người rất
nhạy cảm với dải tần số từ âm trầm
nhạy cảm với dải tần số từ âm trầm
(vài chục Hz) đến các âm thanh rất
(vài chục Hz) đến các âm thanh rất
cao (gần 20kHz). Một số loài vật như
cao (gần 20kHz). Một số loài vật như
dơi, ong có thể cảm nhận được siêu
dơi, ong có thể cảm nhận được siêu
âm.
âm.
Giới thiệu về cảm biến tiệm cận
Giới thiệu về cảm biến tiệm cận
siêu âm
siêu âm

Cảm biến siêu âm là thiết bị dùng để xác định vị
Cảm biến siêu âm là thiết bị dùng để xác định vị
trí của các vật thông qua phát sóng siêu âm.
trí của các vật thông qua phát sóng siêu âm.

Cảm biến tiệm cận siêu âm có thể phát hiện ra

Cảm biến tiệm cận siêu âm có thể phát hiện ra
hầu hết các đối tượng là kim loại hoặc không phải
hầu hết các đối tượng là kim loại hoặc không phải
kim loại,chất lỏng hoặc chất rắn,vật trong hoặc
kim loại,chất lỏng hoặc chất rắn,vật trong hoặc
mờ đục (những vật có hệ số phản xạ sóng âm
mờ đục (những vật có hệ số phản xạ sóng âm
thanh đủ lớn)
thanh đủ lớn)


Một số hình ảnh về cảm biến
Một số hình ảnh về cảm biến
siêu âm
siêu âm



Một số hình ảnh về cảm biến
Một số hình ảnh về cảm biến
siêu âm
siêu âm
Một số hình ảnh về cảm biến
Một số hình ảnh về cảm biến
siêu âm
siêu âm
Một số hình ảnh về cảm biến
Một số hình ảnh về cảm biến
siêu âm
siêu âm

.
.
Ứng dụng của cảm biến tiệm
Ứng dụng của cảm biến tiệm
cận siêu âm
cận siêu âm
•
Từ lâu, siêu âm đã được ứng dụng trong thực
Từ lâu, siêu âm đã được ứng dụng trong thực
tế như:
tế như:
- Rada siêu âm (Sona) dùng để phát hiện các
- Rada siêu âm (Sona) dùng để phát hiện các
mục tiêu dưới nước như thăm đò đáy biển,
mục tiêu dưới nước như thăm đò đáy biển,
phát hiện tàu ngầm, đàn cá
phát hiện tàu ngầm, đàn cá
.
.
Ưu điểm của siêu
Ưu điểm của siêu
âm là ít bị suy giảm trong môi trường nước.
âm là ít bị suy giảm trong môi trường nước.
- Phát hiện phóng điện cục bộ trong máy biến
- Phát hiện phóng điện cục bộ trong máy biến
áp (MBA). Khi có phóng điện cục bộ trong MBA
áp (MBA). Khi có phóng điện cục bộ trong MBA
sẽ phát sinh sóng siêu âm lan truyền trong
sẽ phát sinh sóng siêu âm lan truyền trong
dầu. Nhờ bộ cảm biến siêu âm gắn trên thùng

dầu. Nhờ bộ cảm biến siêu âm gắn trên thùng
dầu có thể phân tích sóng tới và sóng phản xạ
dầu có thể phân tích sóng tới và sóng phản xạ
của nguồn phóng điện và định vị chính xác vị
của nguồn phóng điện và định vị chính xác vị
trí dây quấn MBA có phóng điện cục bộ.
trí dây quấn MBA có phóng điện cục bộ.
Ứng dụng của cảm biến tiệm cận
Ứng dụng của cảm biến tiệm cận
siêu âm
siêu âm
-
-
Trong ngành y tế, rada siêu âm giúp các bác sĩ có thể
Trong ngành y tế, rada siêu âm giúp các bác sĩ có thể
nhìn r
nhìn r
õ
õ
cấu trúc nội tại của cơ thể, chẩn đoán chính xác
cấu trúc nội tại của cơ thể, chẩn đoán chính xác
khối u, thai nhi- Siêu âm c
khối u, thai nhi- Siêu âm c
òn
òn
được ứng dụng rộng rãi
được ứng dụng rộng rãi
trong kỹ thuật gia công kim loại. Sóng siêu âm là s
trong kỹ thuật gia công kim loại. Sóng siêu âm là s
óng

óng


cơ đàn hồi mang năng lượng, có thể làm sạch bề mặt
cơ đàn hồi mang năng lượng, có thể làm sạch bề mặt
các chi tiết trước khi gia công như mạ, hàn- Trong kĩ
các chi tiết trước khi gia công như mạ, hàn- Trong kĩ
thuật đo và kiểm tra công nghiệp, việc đo và phân tích
thuật đo và kiểm tra công nghiệp, việc đo và phân tích
tiếng dội khi chùm siêu âm được chiếu lên bề mặt kiểm
tiếng dội khi chùm siêu âm được chiếu lên bề mặt kiểm
tra có thể giúp ta phát hiện được trạng thái bề mặt và
tra có thể giúp ta phát hiện được trạng thái bề mặt và
các khuyết tật bên trong cấu trúc
các khuyết tật bên trong cấu trúc




- Ngoài ra cảm biến siêu âm dùng để điều khiển mực chất
- Ngoài ra cảm biến siêu âm dùng để điều khiển mực chất
lỏng,đo khoảng cách độ cao hay vị trí của phiến gổ trên
lỏng,đo khoảng cách độ cao hay vị trí của phiến gổ trên
dây chuyền,dùng để phát hiện ra người,phát hiện dây bị
dây chuyền,dùng để phát hiện ra người,phát hiện dây bị
đứt,phát hiện xe,phát hiện chiều cao….và nhiều ứng dụng
đứt,phát hiện xe,phát hiện chiều cao….và nhiều ứng dụng
quan trọng khác trong cuộc sống
quan trọng khác trong cuộc sống
Đo lường mức độ chất lỏng

Ứng dụng của cảm biến tiệm cận
Ứng dụng của cảm biến tiệm cận
siêu âm
siêu âm
Ứng dụng của cảm biến tiệm cận
Ứng dụng của cảm biến tiệm cận
siêu âm
siêu âm
Siêu âm
Nguyên lý sóng siêu âm
Bố trí cảm biến
Bố trí cảm biến
Bố trí cảm biến
Bố trí cảm biến
Bố trí cảm biến
Cấu tạo của cảm biến tiệm cận
Cấu tạo của cảm biến tiệm cận
siêu âm
siêu âm

Cảm biến siêu âm gồm có 4 phần
Cảm biến siêu âm gồm có 4 phần
chính
chính
1/Bộ phận phát và nhận sóng siêu âm
1/Bộ phận phát và nhận sóng siêu âm
2/bộ phận so sánh
2/bộ phận so sánh
3/mạch phát hiện
3/mạch phát hiện

4/mạch ngõ ra
4/mạch ngõ ra

Khi cảm biến nhận được sóng phản hồi,bộ
Khi cảm biến nhận được sóng phản hồi,bộ
phận so sánh sẽ tính toán khoảng
phận so sánh sẽ tính toán khoảng
cách,bằng cách so sánh thời gian
cách,bằng cách so sánh thời gian
phát,nhận và vận tốc âm thanh
phát,nhận và vận tốc âm thanh

Tín hiệu ngõ ra có thể là digital hoặc
Tín hiệu ngõ ra có thể là digital hoặc
analog. Tín hiệu từ cảm biến digital báo có
analog. Tín hiệu từ cảm biến digital báo có
hay không sự xuất hiện của đối tượng
hay không sự xuất hiện của đối tượng
trong vùng cảm nhận của cảm biến.tín
trong vùng cảm nhận của cảm biến.tín
hiệu từ cảm biến analog chứa đựng thông
hiệu từ cảm biến analog chứa đựng thông
tin khoảng cách của đối tượng đến cảm
tin khoảng cách của đối tượng đến cảm
biến
biến
Cấu tạo của cảm biến tiệm cận
Cấu tạo của cảm biến tiệm cận
siêu âm
siêu âm

Nguyên lý hoạt động của cảm
Nguyên lý hoạt động của cảm
biến tiệm cận siêu âm
biến tiệm cận siêu âm

Kĩ thuật cảm thuật cảm biến siêu âm dựa trên
Kĩ thuật cảm thuật cảm biến siêu âm dựa trên
đặc điểm vận tốc âm thanh là hằng số.thời gian
đặc điểm vận tốc âm thanh là hằng số.thời gian
sóng âm thanh đi từ cảm biến đến đối tượng và
sóng âm thanh đi từ cảm biến đến đối tượng và
quay trở lại liên hệ trực tiếp đến độ dài quảng
quay trở lại liên hệ trực tiếp đến độ dài quảng
đường.vì vậy cảm biến siêu âm thường được
đường.vì vậy cảm biến siêu âm thường được
dùng trong các ứng dụng đo khoảng cách
dùng trong các ứng dụng đo khoảng cách

Tần số hoạt động:nhìn chung là cảm biến công
Tần số hoạt động:nhìn chung là cảm biến công
nghiệp hoạt động với tần số là từ 25khz đến
nghiệp hoạt động với tần số là từ 25khz đến
500khz.các cảm biến siêu âm trong y khoa thì
500khz.các cảm biến siêu âm trong y khoa thì
hoạt động với tần số 5mhz trở lên.tần số của cảm
hoạt động với tần số 5mhz trở lên.tần số của cảm
biến tỉ lệ nghịch với khoảng cách phát hiện của
biến tỉ lệ nghịch với khoảng cách phát hiện của
cảm biến,với tần số 50khz thì phạm vi hoạt động
cảm biến,với tần số 50khz thì phạm vi hoạt động

của cảm biến có thể lên tới 10m hoặc hơn,với tần
của cảm biến có thể lên tới 10m hoặc hơn,với tần
số 200khz thì phạm vi hoạt động của cảm biến
số 200khz thì phạm vi hoạt động của cảm biến
giới hạn ở mức 1m
giới hạn ở mức 1m
Nguyên lý hoạt động của cảm
Nguyên lý hoạt động của cảm
biến tiệm cận siêu âm
biến tiệm cận siêu âm
Nguyên lý hoạt động của cảm
Nguyên lý hoạt động của cảm
biến tiệm cận siêu âm
biến tiệm cận siêu âm
Nguyên lý hoạt động của cảm
Nguyên lý hoạt động của cảm
biến tiệm cận siêu âm
biến tiệm cận siêu âm

MẠCH CẢM BIẾN SIÊU ÂM
MẠCH CẢM BIẾN SIÊU ÂM