Nguyên tắc siêu âm khác nhau

Phạm vi siêu âm là một công nghệ sử dụng sóng âm để xác định khoảng cách giữa hai đối tượng. Nó đã trở thành một công cụ thiết yếu trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm ô tô, chăm sóc sức khỏe và robot. Mục đích của bài viết này là cung cấp một lời giải thích toàn diện về nguyên tắc siêu âm và các ứng dụng của nó.

Siêu âm là gì?

Phạm vi siêu âm là một kỹ thuật sử dụng sóng âm thanh cao để xác định khoảng cách giữa hai đối tượng. Nó hoạt động bằng cách truyền một sóng siêu âm từ đầu dò và đo thời gian để sóng bật lại sau khi đánh một vật thể. Thời gian để sóng quay trở lại được sử dụng để tính khoảng cách giữa đầu dò và đối tượng. Có nhiều loại cảm biến siêu âm khác nhau, bao gồm các cảm biến đầu dò đơn và cảm biến đầu dò kép.

Nguyên tắc làm việc của siêu âm

Nguyên tắc siêu âm dựa trên vật lý của sóng âm thanh. Khi một sóng siêu âm được truyền từ đầu dò, nó sẽ truyền trong không khí và đến một vật thể. Sóng sau đó được chuyển trở lại đầu dò và thời gian cần đo sóng. Thời gian này được sử dụng để tính khoảng cách giữa đầu dò và đối tượng.

Bộ chuyển đổi đóng một vai trò quan trọng trong phạm vi siêu âm. Nó chịu trách nhiệm cho cả việc truyền và nhận sóng siêu âm. Đầu dò chuyển đổi tín hiệu điện thành các rung động cơ học, sau đó được truyền dưới dạng sóng siêu âm. Khi sóng chạm vào một vật thể và bật lại, bộ chuyển đổi sẽ nhận được sóng và chuyển đổi nó trở lại thành tín hiệu điện.

Ưu điểm và giới hạn của siêu âm

Phạm vi siêu âm có một số lợi thế so với các công nghệ khác nhau. Nó không tiếp xúc, có nghĩa là nó có thể được sử dụng để đo khoảng cách giữa các đối tượng mà không chạm vào chúng. Nó cũng là chính xác, cung cấp các phép đo chính xác ngay cả trong khoảng cách dài.

Tuy nhiên, phạm vi siêu âm cũng có một số hạn chế. Nó bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như nhiệt độ, áp suất không khí và độ ẩm. Nó cũng không thể xâm nhập các đối tượng rắn, có nghĩa là nó không thể đo khoảng cách đến một đối tượng đằng sau một đối tượng khác. Điều này có thể hạn chế tính hữu dụng của nó trong các ứng dụng nhất định.

So với các công nghệ khác nhau, chẳng hạn như phạm vi laser và hồng ngoại, phạm vi siêu âm tương đối rẻ và dễ thực hiện. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến cho một loạt các ứng dụng.

Các ứng dụng của siêu âm trong phạm vi

Phạm vi siêu âm được sử dụng trong một loạt các ngành công nghiệp, bao gồm ô tô, chăm sóc sức khỏe và robot. Trong ngành công nghiệp ô tô, phạm vi siêu âm được sử dụng để đo khoảng cách và phát hiện chướng ngại vật trong xe. Điều này cho phép các phương tiện tránh va chạm và đỗ xe an toàn.

Trong ngành chăm sóc sức khỏe, phạm vi siêu âm được sử dụng cho hình ảnh không xâm lấn và đo khoảng cách giữa các cơ quan nội tạng. Điều này cho phép các chuyên gia y tế chẩn đoán và điều trị bệnh nhân mà không cần các thủ tục xâm lấn.

Trong lĩnh vực robot, phạm vi siêu âm được sử dụng để điều hướng và tránh chướng ngại vật. Robot được trang bị cảm biến siêu âm có thể điều hướng các môi trường phức tạp và tránh chướng ngại vật, làm cho chúng hiệu quả và hiệu quả hơn.

Tương lai của siêu âm phạm vi

Lĩnh vực siêu âm đang phát triển nhanh chóng, với những tiến bộ mới được thực hiện mọi lúc. Trong tương lai, có khả năng siêu âm sẽ được tích hợp vào các ngành công nghiệp và ứng dụng thậm chí nhiều hơn.

Một ứng dụng tiềm năng trong tương lai của phạm vi siêu âm là trong lĩnh vực xe tự trị. Xe tự trị sẽ yêu cầu các hệ thống đo khoảng cách chính xác và đáng tin cậy để điều hướng an toàn. Phạm vi siêu âm có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc này, cung cấp các phép đo khoảng cách cần thiết để cho phép các phương tiện tự trị hoạt động an toàn.

Một ứng dụng tiềm năng khác của phạm vi siêu âm là trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp. Với nhu cầu ngày càng tăng đối với các hệ thống tự động hóa hiệu quả và hiệu quả về chi phí, phạm vi siêu âm có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp các phép đo chính xác và đáng tin cậy cho robot công nghiệp.

Phần kết luận

Tóm lại, phạm vi siêu âm là một công nghệ sử dụng sóng âm thanh tần số cao để xác định khoảng cách giữa hai đối tượng. Nó đã trở thành một công cụ thiết yếu trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm ô tô, chăm sóc sức khỏe và robot. Nguyên tắc siêu âm dựa trên vật lý của sóng âm và được thực hiện thông qua việc sử dụng các bộ chuyển đổi siêu âm. Mặc dù phạm vi siêu âm có một số hạn chế, nhưng nó cũng có một số lợi thế, khiến nó trở thành một lựa chọn phổ biến cho một loạt các ứng dụng. Tương lai của siêu âm có vẻ tươi sáng, với những tiến bộ mới và các ứng dụng tiềm năng trên đường chân trời.

Tần số sóng âm mà tai người có thể nghe thấy là 20Hz ～ 20kHz. Khi tần số cao hơn 20kHz, tai người không thể nghe thấy nó. Do đó, chúng tôi gọi sóng âm thanh với tần số cao hơn 20kHz 'Siêu âm sóng '.

Siêu âm có một chỉ thị mạnh mẽ và di chuyển một quãng đường dài trong không khí. Nó sẽ được phản ánh khi gặp những trở ngại. Do đó, mọi người thường sử dụng sóng siêu âm để đo khoảng cách.

Phương pháp đo khoảng cách siêu âm phổ biến nhất là phương pháp phát hiện echo. Máy phát siêu âm phát ra sóng siêu âm theo một hướng nhất định. Đồng thời với phát xạ, bộ hẹn giờ bắt đầu thời gian. Bộ thu siêu âm dừng thời gian ngay lập tức khi nhận được sóng siêu âm phản xạ. Tốc độ lan truyền của sóng siêu âm trong không khí là 340m/s. Theo thời gian được ghi bằng bộ hẹn giờ, khoảng cách từ điểm phát xạ đến bề mặt chướng ngại vật có thể được tính toán.

Các chỉ số hiệu suất chính của các cảm biến siêu âm bao gồm:

(1) Tần suất làm việc. Tần số làm việc là tần số cộng hưởng của chip áp điện. Khi tần số của điện áp AC được áp dụng cho hai đầu của nó bằng tần số cộng hưởng của chip, năng lượng đầu ra là lớn nhất và độ nhạy cũng là cao nhất.

(2) Nhiệt độ làm việc. Do điểm khoảng cách của vật liệu áp điện thường tương đối cao, đặc biệt là đầu dò siêu âm để chẩn đoán sử dụng công suất nhỏ, do đó nhiệt độ làm việc tương đối thấp và nó có thể hoạt động trong một thời gian dài mà không bị hỏng. Nhiệt độ của đầu dò siêu âm được sử dụng trong điều trị y tế là tương đối cao và cần có một thiết bị làm mát riêng biệt.

(3) Độ nhạy. Nó chủ yếu phụ thuộc vào chính chip sản xuất, hệ số khớp nối cơ điện là lớn và độ nhạy cao.

Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ, chúng ta không khó để tìm thấy ứng dụng của các cảm biến siêu âm. Ví dụ, radar đảo ngược sử dụng sóng siêu âm để đo khoảng cách, để nhận ra chức năng của đỗ xe và tránh chướng ngại vật. Kỹ sư từ Manorshi đề xuất ba cảm biến siêu âm MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR và MSW-A1840H12TR. Họ có sự ổn định tốt, độ nhạy cao và độ chính xác cao, và đã được thị trường đón nhận.