Các ứng dụng phổ biến của đầu dò siêu âm

Chức năng của đầu dò sóng siêu âm là biến đổi công suất điện đầu vào thành cơ năng (tức là sóng siêu âm) rồi truyền ra ngoài, đồng thời tự tiêu thụ một phần nhỏ điện năng.

Đầu dò siêu âm được sử dụng rộng rãi, và chúng được chia thành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, đời sống, chăm sóc y tế và quân sự theo các ngành ứng dụng. Theo các chức năng được thực hiện, nó được chia thành xử lý siêu âm, làm sạch bằng siêu âm, phát hiện siêu âm, phát hiện, giám sát, đo từ xa, điều khiển từ xa, v.v.; theo môi trường làm việc, nó được chia thành chất lỏng, chất khí, cơ thể sống, vv; Theo bản chất, nó được chia thành siêu âm điện, siêu âm phát hiện, hình ảnh siêu âm, v.v.

1. Máy biến áp gốm áp điện

Máy biến áp gốm áp điện sử dụng hiệu ứng áp điện của cơ thể áp điện sau khi phân cực để đạt được đầu ra điện áp. Phần đầu vào được điều khiển bởi tín hiệu điện áp hình sin và nó dao động thông qua hiệu ứng áp điện nghịch đảo. Sóng dao động được kết hợp cơ học với phần đầu ra thông qua phần đầu vào và đầu ra, và phần đầu ra tạo ra điện tích thông qua hiệu ứng áp điện dương để nhận ra năng lượng điện của cơ thể áp điện. - Hai phép biến đổi cơ năng - điện năng để có hiệu điện thế ra cao nhất ở tần số cộng hưởng của biến áp điện. So với máy biến áp điện từ, máy biến áp này có ưu điểm là kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, mật độ công suất lớn, hiệu suất cao, chống đánh thủng, chịu nhiệt độ cao, không sợ cháy, không bị nhiễu điện từ và nhiễu điện từ, và cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ sản xuất hàng loạt, trong Một số lĩnh vực trở thành linh kiện thay thế lý tưởng cho máy biến điện từ và các ưu điểm khác. Máy biến áp như vậy được sử dụng trong bộ chuyển đổi chuyển đổi, máy tính xách tay, trình điều khiển đèn neon, v.v.

2. Động cơ siêu âm

Động cơ siêu âm sử dụng stato làm bộ biến đổi, sử dụng hiệu ứng áp điện nghịch của tinh thể áp điện để làm cho stato động cơ dao động ở tần số siêu âm, sau đó truyền năng lượng bằng ma sát giữa stato và rôto để làm cho rôto quay. Động cơ siêu âm có kích thước nhỏ, mô-men xoắn lớn, độ phân giải cao, kết cấu đơn giản, truyền động trực tiếp, không có cơ cấu hãm, và không có cơ cấu chịu lực. Những ưu điểm này có lợi cho việc thu nhỏ thiết bị. Động cơ siêu âm được sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ quang học, laser, vi điện tử bán dẫn, máy móc và dụng cụ chính xác, robot, y học và kỹ thuật sinh học.

3. Làm sạch bằng siêu âm

Cơ chế của làm sạch bằng sóng siêu âm là sử dụng các tác động vật lý của sự xâm thực, áp suất bức xạ, dòng âm thanh, v.v. khi sóng siêu âm truyền trong dung dịch làm sạch, để làm bong tróc các chất bẩn trên các bộ phận làm sạch một cách cơ học, đồng thời, nó có thể thúc đẩy quá trình tạo hóa học giữa dung dịch tẩy rửa và chất bẩn. phản ứng nhằm đạt được mục đích làm sạch đối tượng. Tần số được sử dụng bởi máy làm sạch siêu âm có thể được chọn từ 10 đến 500 kHz tùy theo kích thước và mục đích của đối tượng làm sạch, thường là 20 đến 50 kHz. Với sự gia tăng của tần số đầu dò siêu âm, có thể sử dụng bộ dao động Langevin, bộ dao động dọc, bộ dao động độ dày, v.v. Về mặt thu nhỏ, còn có rung động xuyên tâm và rung động uốn cong của máy rung wafer. Làm sạch bằng sóng siêu âm ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, nông nghiệp, thiết bị gia dụng, điện tử, ô tô, cao su, in ấn, máy bay, thực phẩm, bệnh viện và nghiên cứu y tế.

4. Hàn siêu âm

Hàn siêu âm có thể được chia thành hai loại: siêu âm hàn kim loại và siêu âm hàn nhựa. Trong số đó, công nghệ hàn nhựa bằng sóng siêu âm đã được ứng dụng rộng rãi. Nó sử dụng rung động siêu âm do đầu dò tạo ra để truyền năng lượng rung động siêu âm đến khu vực hàn thông qua mối hàn phía trên. Do điện trở âm lớn trong khu vực hàn, tức là nơi tiếp giáp của hai mối hàn, nhiệt độ cao cục bộ sẽ được tạo ra để làm chảy nhựa và công việc hàn sẽ hoàn thành dưới tác dụng của áp suất tiếp xúc. Hàn nhựa siêu âm có thể tạo điều kiện hàn các chi tiết không hàn được bằng các phương pháp hàn khác. Ngoài ra, nó cũng tiết kiệm chi phí khuôn đắt tiền của các sản phẩm nhựa, rút ​​ngắn thời gian xử lý, nâng cao hiệu quả sản xuất, có các đặc tính kinh tế, tốc độ và độ tin cậy.

5. Xử lý siêu âm

Hạt mài mịn được tác dụng lên phôi với một áp suất tĩnh nhất định cùng với dụng cụ gia công siêu âm, và có thể gia công được hình dạng giống như dụng cụ đó. Trong quá trình xử lý, đầu dò cần tạo ra biên độ từ 15 đến 40 micron ở tần số 15 đến 40 kHz. Dụng cụ siêu âm làm cho phần mài mòn trên bề mặt phôi tác động liên tục với một lực tác động đáng kể, phá hủy phần bức xạ siêu âm, phá vỡ vật liệu nhằm mục đích loại bỏ vật liệu. Xử lý siêu âm chủ yếu được sử dụng trong chế biến các vật liệu giòn và cứng như đá quý, ngọc bích, đá cẩm thạch, mã não và cacbua xi măng, cũng như xử lý các lỗ có hình dạng đặc biệt và các lỗ nhỏ và sâu. Ngoài ra, việc bổ sung đầu dò siêu âm vào các dụng cụ cắt thông thường cũng có thể đóng một vai trò trong việc cải thiện độ chính xác và hiệu quả.

6. Giảm cân bằng sóng siêu âm

Sử dụng hiệu ứng tạo khoang và rung động cơ học vi mô của đầu dò sóng siêu âm, các tế bào mỡ thừa dưới lớp biểu bì của con người được phá vỡ, nhũ hóa và thải ra khỏi cơ thể, nhằm đạt được mục đích giảm cân, giữ dáng. Đây là một công nghệ mới được phát triển trên toàn thế giới vào những năm 1990. Zocchi của Ý đã sử dụng phương pháp hút mỡ bằng sóng siêu âm lần đầu tiên trên giường và gặt hái được thành công, tạo tiền lệ cho phẫu thuật thẩm mỹ và làm đẹp. Công nghệ hủy mỡ bằng sóng siêu âm đã phát triển nhanh chóng trong và ngoài nước.

7. Nhân giống siêu âm

Tần suất và cường độ chiếu xạ sóng siêu âm thích hợp lên hạt giống cây trồng có thể cải thiện tỷ lệ nảy mầm của hạt giống, giảm tỷ lệ thối mốc, thúc đẩy sự phát triển của hạt và cải thiện tốc độ phát triển của cây trồng. Theo thông tin, sóng siêu âm có thể làm tăng tốc độ phát triển của một số hạt giống cây trồng lên gấp 2 đến 3 lần.

8. Máy đo huyết áp điện tử

Đầu dò siêu âm được sử dụng để nhận áp lực của mạch máu. Khi quả bóng được nén và ép vào mạch máu, đầu dò siêu âm không thể cảm nhận được áp lực của mạch máu vì áp suất đặt vào cao hơn áp suất giãn mạch. Khi áp suất của mạch máu giảm đến một giá trị nào đó thì áp suất của cả hai đạt đến trạng thái cân bằng. Lúc này, đầu dò siêu âm có thể cảm nhận được áp lực của mạch máu, đó là áp suất tâm thu của tim. trị số huyết áp. Máy đo huyết áp điện tử có thể làm giảm cường độ lao động của nhân viên y tế do ống nghe bị hủy bỏ.

9. Đo từ xa và điều khiển từ xa

Trong môi trường độc hại, phóng xạ và các môi trường khắc nghiệt khác, mọi người không thể làm việc gần nó, và cần được điều khiển từ xa; Các công tắc điện như ti vi, quạt và đèn cần điều khiển từ xa, và có thể lắp đặt đầu dò siêu âm để truyền sóng siêu âm từ xa. Đầu dò nhận trên hệ thống điều khiển chuyển đổi tín hiệu âm thanh thành tín hiệu điện để làm cho công tắc hoạt động.

10. Giám sát giao thông

Trong giao thông hiện đại, việc tự động theo dõi lượng phương tiện qua lại để nắm bắt hoạt động của các phương tiện là vô cùng cần thiết. Ví dụ, trạm giám sát giao thông lắp đặt một đầu dò siêu âm và các thiết bị phụ trợ của nó để thu phát và truyền dẫn. Khi xe chạy qua, một xung âm thanh quay trở lại và số lượng xe hàng ngày có thể nhận được bằng cách đếm và cộng dồn. Một bộ chuyển đổi mục đích kép được lắp đặt ở phía sau xe để ngăn ngừa tai nạn va chạm ngược lại. Việc lắp đặt một đầu dò siêu âm áp điện tiếp nhận trên đường cũng có thể theo dõi số liệu tiếng ồn.

11. Phạm vi

Thiết bị đo sóng siêu âm còn được gọi là thước âm thanh. Nó đo khoảng thời gian xung thông qua một bộ chuyển đổi mục đích kép. Thước âm có thể đo khoảng cách trong vòng 10m, độ chính xác có thể lên tới vài phần nghìn.

12. Phát hiện rò rỉ và phát hiện khí

Đối với hệ thống áp suất, tại chỗ rò rỉ, tiếng ồn phản lực là do chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài bình áp suất. Phổ nhiễu này cực kỳ rộng. Đối với hệ thống không áp suất, một nguồn siêu âm có thể được đặt trong hệ thống kín và nhận từ bên ngoài hệ thống kín. Nói chung, biên độ tín hiệu đo được khi không có rò rỉ là rất nhỏ hoặc không có, và biên độ tín hiệu có xu hướng tăng đột ngột tại điểm rò rỉ. Phát hiện dòng khí cũng là một trong những phương tiện quan trọng trong công nghiệp hóa chất. Có nhiều bộ khuếch đại khác nhau để phát hiện dòng chảy, chẳng hạn như rotameters, v.v. Nhưng ưu điểm chính của việc sử dụng đầu dò siêu âm là nó không cản trở dòng chảy của chất lỏng.

13. Thu thập thông tin

Để thực hiện các chức năng như đi bộ tự do trong không gian và nhận dạng vật thể, robot thông minh không chỉ cần sử dụng đầu dò siêu âm để đo khoảng cách và hướng dẫn người mù, mà còn cần nhận dạng hình ảnh. Do đó, cần phải có các mảng đầu dò siêu âm nhỏ để đạt được nhiều chức năng, và khía cạnh này sẽ trở thành một chủ đề nghiên cứu quan trọng, thu hút nhiều nhà khoa học nỗ lực thực hiện.