Khóa luận tốt nghiệp Vật lý: Sóng siêu âm và ứng dụng

Nguyên nhân làm cho sóng âm có công suất lớn: khi sóng siêu âm truyền tới chất nào đó do tác dụng của sóng siêu âm làm cho phân tử chất đó cũng bị chấn độngtắn số chấn động bằng tin số c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP.HCM

Lớp: Lý 4A

LOI CAM ON

@

Trong 4 năm học dưới mái trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ

Chí Minh, được sự quan tâm, diu dắt tận tình, tận tâm day dỗ của các thầy

cô trong trường, đã giúp em mở rộng kiến thức, nâng cao sự hiểu biết, đây

chính là điều hạnh phúc nhất trong quá trình học tập của em Công lao to lớn của quý thẩy cô thực sự em không thể nào quên, nhân đây em xin được gửi lời cám ơn chân thành nhất đến:

- Ban Giám hiệu trường Dai hoc Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh

và Ban Chủ nhiệm khoa Vật lý đã tạo diéu kiện thuận lợi cho em khi làmluận văn.

- Thầy Lý Vĩnh Bê đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em trong

suốt thời gian làm luận văn.

- Các thầy cô trong trường đã truyền đạt kiến thức cho em trong

những năm học 2000 — 2004.

- Thư viện trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, thư

viện Đại học Quốc gia và các bạn sinh viên khoa Vật lý khóa 26 đã giúp

em tài liệu để hoàn thành bài luận văn này.

- Hội đồng xét duyệt luận văn của khoa Vật lý trường Dai học Sư phạm đã đóng góp ý kiến và dành cho luận văn của em sự đánh giá đúng

din.

Sau cùng, em xin kính chúc quý thầy cô luôn mạnh khỏe và thành

công trong sự nghiệp giáo dục.

Sinh viên

Trần Thị Thu Vân

LỜI MỞ ĐẦU

Sóng siêu âm ngày nay được ứng dụng nhiều trong các ngành kinh

tế quốc dân, trong y tế, trong nông nghiệp và trong quốc phòng

Trong công nghiệp sóng siêu âm sóng siêu âm có thể phát hiện

những lổ trống rất nhỏ ẩn kín trong kim loại ,cắt được những đổ cứng như

thủy tinh, 46 sứ hay kim cương Sóng siêu âm có thể đập vở các vật rắn

thành những hạt cực nhỏ hay phá vỡ các chất lỏng làm cho 2 chất lỏng

không hòa tan với nhau tạo thành hổn hợp được.

Trong hóa học, sóng siêu âm không những quan sát các phản ứng

hóa học mà còn có những đóng đóng góp quan trọng trong việc xúc tiến

Trong y tế, sóng siêu âm cũng là một tay giúp việc khép léo tìm các

chứng bệnh nan y trong cơ thể dể đàng.

Và ngay trong đời sống hàng ngày sóng siêu âm cũng tích cực giúp

ta tẩy rửa bát đĩa và sất trùng

Có thể nói sóng siêu âm là tay vạn năng trong các ngành kỉ thuật

mới , bất kì ở mặt nào trong kỉ thuật nông nghiệp , trong nghiên cứu khoa học và phục vụ đời sống đều có sóng siêu âm.

Vậy tại sao sóng siêu âm lại có những ứng dụng kì lạ như vậy??

Nội dung của luận văn này sẽ trả lời cho câu hỏi đó

Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

Phan 1:LY THUYET

Chương 1:SONG SIEU ÂM VÀ ĐẶC TRUNG

1.Sóng siêu âm là gì?

Trước tiên ta hãy tìm hiểu xem thế nào là sóng cơ

Các môi trường đàn hồi(rấn lỏng khí)có thể coi như các môi trường liên tục gồm

các phần tử liên kết chặt chẽ với nhau Lúc bình thường mỗi phần tử có một vị trí cân bằngbến Nếu tác dụng một lực lên phẩn tử A nào đó của môi trường thì phần tử đó rời khỏi vị

trí cân bằng bên Do tương tác các phan tử bén cạnh một mặt kéo phan tử A về vị trí cân

bằng , một mặt cũng chịu lực tác dụng và do đó thực hiện dao động Hiện tượng tiếp tục

xảy ra đối với các phần tử khác của môi trường Những dao đông cơ lan truyền trong môi

trường dan hồi gọi là sóng đàn hồi hay gọi tắt là sóng cơ

Những dao động cơ học có tin số>20000Hz gọi là sóng siêu âm

Nếu phương dao động của các hạt trùng với phương truyền sóng ta có

Sóng dọc truyền được trong các môi trường rấn lỏng ,khí

Sóng ngang chỉ truyền được trong môi trường rắn

SV:TRAN THI THU VAN sf

Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

Cũng như sóng âm sóngsiêu âm cũng biểu thi qua những chỉ số sau đây:

Caé dai lượng đặc trưng của sóng siêu âm:

1_.Chu kỳ dao động:

Chu kỳ dao động là thời gian giữa 2 lần phẩn tử đi qua cùng một chỗ

(xong một neñ, một din) Ký hiệu là T Đơn vị là:s

I Tan số dao động : là số chu kỳ dao động trong một giây Ký hiệu là f

đơn vị là hertz(Hz)

2 Bước sóng : la quãng đường mà sóng truyền được sau khỏang thời gian

bằng một chu kỳ(khỏang cách 2 điểm gần nhất trên phương truyền sóng

dao động cùng pha) Ký hiệu là: 4 Đơn vị là:m

Mối liên hệ giữa chu kỳ và tin s6:f=1/T hay T=l/f

3 Vân tốc truyền sóng: là quãng đường mà sóng siêu âm truyền được

trong một đơn vị thời gian Ký hiệu là:v

ø :khối lượng riêng hay mật độ của môi trường

SV:TRẦN THỊ THU VÂN

-2-Sáng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BE

4 Trở kháng âm Z:

Trở kháng âm của môi trường là độ vang hay độ đối của sóng siêu âm

trong môi trường

Z=Ð.v

Z:trở kháng âm của môi trường(kg/m?⁄s)

:mật độ của môi trường(kg/mỶ)

v: vận tốc lan truyền của sóng siêu âm trong môi

Phan xa và khúc xạ:khi sóng siêu âm truyền trong môi trường đồng

chất đẳng hướng nó truyền theo phương đường thẳng.

Khi gặp mặt phân cách đủ lớn( kích thước >= 2) giữa 2 môi trường có trởkháng âm khác nhau (nghĩa là có vận tốc truyền âm khác nhau) thì tia âm sẽ

tuân theo định luật phản xạ và khúc xạ ánh sáng Một phần năng lượng của

sóng âm sẽ phản xạ ngược lại và phần cồn lại sẽ truyền tiếp qua môi trường thứ

2.

SV:TRAN THI THU VAN 3

Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BE

Độ lớn của năng lượng phản xạ phụ thuộc vào sự khác biệt của trở kháng

âm Z giữa 2 môi trường Hệ số phản K xạ tính theo công thức:

cxf -[ an n6]

P Z, cosđ, + Z, cosđ

Có 2 trường hợp xảy xa:

Trường hợp 1; tia tới vuông góc với mặt phân cách: = Ø.= 0

Hệ số phản hồi của mặt phân cách được tính theo công thức:

-4-Sáng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BÊ

Trường hợp 2:tia tới tạo thành góc 9, z0 Theo định luật phản xa góc

phản xạ bằng góc tới

Sóng truyền tiếp lúc này không còn cùng hướng với sóng tới và tạo thành

góc 9,29 Hiện tượng này gọi hiện tượng khúc xạ Góc khúc xạ 8, phụ thuộc

vào vận tốc truyền âm trong 2 môi trường và được xác định bởi công

thức:Bin 9 =(v in?

Với v;>v, khi sinổ.=w,/Y; Vay f»=arsinv,/v;, lúc đó sin® =1 và

9,~90°, Hiện tượng này gọi là hiện tượng phản xa tòan phần Như vậy với tất cả

các góc 8, > Đa sóng siêu âm sẽ không khúc xạ sang môi trường thứ 2 bên kia

mặt phân cách và tan bộ năng lượng phản lại môi trường thứ 1.

Nếu % x 90° thì sóng siêu âm chỉ trượt trên bể mặt phân cách mà không

truyền tiếp vào môi trường 2

Cả 2 hiện tượng trên giải thích cho sự xuất hiện bóng lưng bên ở nhữngcấu trúc hình cầu và mặt cất ngang cấu trúc ống

Ta thấy hệ số phản xạ của mặt phân cách giữ 2 môi trường phụ thuộc

vào( Z4 — 22) giữa 2 môi trường.

(2 ~Z:) càng lớn thì năng lượng phản xạ càng lớn và chỉ có | phần nhỏ

năng lượng sóng siêu âm đi được xuống môi trường bên dưới mặt phân cách

Nếu (2, ~ Z:) vừa đủ để nhận biết mặt phần cách thì một phần năng

lượng của sóng siêu âm sẽ truyền được xuống dưới mặt phân cách và tiếp tục

cho thêm thông tin cấu trúc bên dưới

Nhìn vào bảng ta thấy (2: ~Z:) giữa mô mềm và không khí hay mô mềm

và xương rất lớn Do đó trong ghi hình bằng siêu âm nếu sóng siêu âm gặp

những mặt phân cách này thì hầu hết năng lượng bị phản xạ trở lại Sóng truyền

tiếp sẽ rất nhỏ và ta không nhận dude thông tin cấu trúc bên dưới mặt phân cách

này Đó cũng chính là lý do tại sao trong siêu âm chẩn đóan ta phải dùng gel

tiếp xúc nhằm tạo ra lớp tiếp xúc không có không khí

6 Sự tán xa:

Khi gặp cấu trúc nhỏ(kích thước <= A) hay bể mặt không đồng đều thì

tia siêu âm sẽ bị tin xạ đi khắp hướng và chỉ có một phần rất nhỏ chắc chắn tới

SV:TRAN THI THU VAN

-5-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

đầu dò Tuy nhiên chúng có lợi thế đó là không phụ thuộc vào góc tới của tia

siêu âm và rất quan trọng trong việc đánh giá cấu trúc nhỏ

7 Yi siKhi sóng siêu âm truyền đi trong môi trường thì biên độ và năng lượngcủa tia siêu âm giảm theo khỏang cách

Ta có biên độ áp âm suy giảm theo khỏang cách , sư suy giảm này tuân

{Za

theo ham sau: j2)=p,ef

p: biên độ dp âm p=p,(khi z=0)

œ:hệ số suy giảm âm của môi trường truyền

f:tẳn số sóng siêu âm

z:độ sâu cần tới

Nguyên nhân gây ra sự suy giảm năng lượng :

e Sự phản xa và tán xạ trên tổ chức

¢ Su hấp thụ của môi trường do 1 phần năng lượng tia siêu âm bị

chuyển đổi thành năng lượng chuyển động nhiệt

Mức độ suy giảm năng lượng này thường tính bằng [dB] hay[dB/em]

Đơn vị đo này có ý nghĩa:ở khỏang cách z; biên độ áp âm là p,

O khỏang ách z; biên độ áp âm là p;

Ta nói khi đi từ z, đến z; biên độ áp âm đã suy giảm đi D[dB] với

D=20log(pz/ Pi) Trường hợp đặc biệt đối với mô mềm va f= 0.2 MHz-100MHz có thể áp

-6-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BÊ

bị hấp thụ cũng khác nhau Với tần số cao thấp thì không khí hấp thụ mạnh cho

nên không thể truyén đi xa được với tin số thấp thì bị không khí hấp thụ yếu.

Các nhà khoa học đã thấy rằng sóng siêu âm có tần số 1000Mhz vừa rakhỏi nguồn phát sóng truyền trong không khí được nữa m thì cường độ đã giảm

đi một nữa Tan số càng cao sự mất mát càng rõ rệt Theo phỏng đóan của cácnhà khoa học nếu sóng siêu âm có tần số khỏang 100000Mhz thì vừa ra khỏi

nguồn phát sóng trong nháy mất đã bị hấp thụ hết

Trong môi trường nước khi cường độ sóng siêu âm giảm đi một nữa thìquãng đường nó đi được gấp 100 lần trong không khí

8, Công suất sóng siêu âm:

Sd di sóng siêu âm được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp là do nó có

công suất lớn so với sóng âm

Nguyên nhân làm cho sóng âm có công suất lớn: khi sóng siêu âm truyền

tới chất nào đó do tác dụng của sóng siêu âm làm cho phân tử chất đó cũng bị

chấn động(tắn số chấn động bằng tin số của sóng âm) Khi tần số chấn động

càng cao tốc độ phân tử càng lớn

Mặt khác năng lương thu được do phân tử vật chất chấn động có liênquan đến khối lượng phân tử vật chất ,tỷ lệ với bình phương chấn động

Vì vậy tần số sóng âm càng lớn thì phân tử vật chất càng lấy được nhiều

năng lượng Sóng siêu âm có tấn số lớn do đó cung cấp cho phân tử vật chất

năng lượng lớn.

9 Tác dụng thanh áp;

Khi âm thanh truyền qua một chất nào đó do chấn động của sóng âm mà

phân tử chất ấy bi neñ va dan làm cho áp lực chất ấy bị biến đổi

Trước khi chịu tác dụng của sóng 4m một vật thể chỉ chịu áp lực của

không khí Khi sóng âm là cho phân tử vật chất ấy bị nén lại thì tổng áp lực

không khí và áp lực của sóng âm làm cho phân tủ bị nén Nếu sóng âm tác

dụng làm cho phân tử ấy bị dẫn ra thì tổng áp lực lên vật nhỏ hơn áp lực của

không khí

Hiện tượng ấp lực kèm theo do chấn động của sóng âm gây nên gọi là tác

đụng thanh áp.

Với âm thanh thông thường thanh áp rất nhỏ có thể bỏ qua Còn đối với

sóng siêu âm đo có năng lượng lớn nên thanh áp đáng kể

SV:TRAN THI THU VAN Te

Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BE

Sóng siêu âm chấn động làm cho phân tử chất lỏng bị nén lại Sức ép đi

từ mọi phương tới hay chấn động ấy làm phân tử chất lỏng bị dan ra như chịu

sức kéo từ mọi phía Ở chổ có lực kéo tập trung chất lỏng bị đứt đọan và thường

xảy ra ở những chổ mà chất lỏng có tạp chất hay sinh ra bọt khí

Kết quả là chất lỏng sinh ra nhiều bọt nhỏ thời gian tổn tại của những bọtnày rất ngắn nhưng chúng sẽ tụ tập lại với nhau Khi bọt nhỏ tụ tập lại nó sẽ

sinh ra áp lực tức thời (có thể và chục nghìn atmotphere),áp lực tức thời cực lớnlàm nhiệt độ chất lỏng tăng lên đột ngột và nó có thể phá vỡ mặt ngoài chất rắn

lơ lửng trong chất lỏng đó

Tác dụng thanh áp của siêu âm đối với chất lỏng gọi là hiện tượng xâm

thực.

IIM6t số tính chất của sóng siêu âm có cường độ lớn:

Sóng siêu âm có cường độ vài W/cmỶ trở lên gọi là sóng siêu âm có

cường độ lớn Sự phân lọai này chỉ mang tính chất tương đối vì nó phụ thuộc vào

tan số sóng siêu âm ,bản chất của môi trường cũng như các điều kiện vật lý

khác của môi trường

Sóng siêu âm có cường độ lớn gây ra nhiều hiện tượng mới lạ và được

ứng dụng nhiều trong kỷ thuật

1 Hiện tượng chấy âm:

Hiện tượng chảy âm còn có tên là hiệu ứng gió âm và nó xảy ra trong

chất lỏng Nếu truyền chùm tia siêu âm có cường độ lớn vào trong chất lỏng

sóng siêu âm sẽ bị chất lỏng hấp thụ mạnh Năng lượng hấp thụ biến thành nội

năng của các phân tử trong chất lỏng làm cho nội năng của chúng tăng lên đáng

kể.

Mat khác sóng siêu âm tạo ra trong chất lỏng vùng nén dan cách nhau

liên tiếp nên độ biến thiên mật độ năng lượng trong các vùng này khá đột ngột

Tại vùng nén mật độ năng lượng khá cao, tại vùng đãn mật độ năng lượng khá

nhỏ Kết quả là làm xuất hiện một ddng hạt chất lỏng gọi là dòng thủy động lực

Ddng này có vận tốc rất lớn và hướng theo phương truyền sóng Vì thế sóng

siêu âm đã tao ra một luồng hạt chuyển động trong chất lỏng giống như luỗng

gió cuốn theo lớp cát bụi Đó là hiện tượng chảy âm.

Dòng thủy động lực có vận tốc lớn tới hang trăm cm/s sẽ tạo thành vùngxóay rất mạnh ở gần mặt vật cần trên đường đi của nó Chính dòng xoáy này

một mặt phá vỡ bể mặt vật cần một mặt làm cho các hạt chất lỏng khuýêch tấn

vào trong vật cản.

Dùng tính chất trên của hiện tượng chảy âm người ta có thể phá vỡ biên

giới vững chắc giữa chất lỏng không hòa tan được với nhau:như nước với thủy

SV:TRAN THI THU VAN

-8-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BÊ

ngân ,nước với dung môi hữu cơ,tăng nhanh quá trình hòa tan vật rắn vào dung

dịch quá trình các phản ứng hóa học, rửa và làm sach bằng siêu âm.

2Hiện tượng sinh lổ hổng:

Hiện tượng sinh lổ hổng hay còn gọi là hiệu ứng kavitaxi.

Chúng ta đã biết khi truyền chùm sóng siêu âm có cường độ lớn vàotrong chất lỏng chúng sẽ tạo ra những vùng nén dan liên tệp Do đó làm xuất

hiện tính chất bất đồng nhất về mật độ khối lượng trong môi trường Khi cường

độ sóng siêu âm đủ lớn tính chất bất đồng nhất ấy càng trở nên rỏ rệt Kết quả

là vùng nén áp suất tăng lên rất cao , ở vùng dan áp suất giảm đi đáng kể đến

mức nhỏ hơn áp suất khí quyển Người ta gọi hiện tượng trên là sự hình thành

vùng ấp súât âm.

Do sự hình thành vùng áp suất âm nên độ chéch lệch áp suất giữa vùng

nén và vùng din rất lớn Kết quả chất lỏng dường như bị xé ra ,căng ra làm

chúng trở thành môi trường không liên tục Nơi bị xé ra ,căng ra làm chúng trở

nên không liên tục Nơi bị xé ra lập tức hình thành túi khí chứa không khí và hơi

nước bão hòa gọi là lổ hổng Các túi khí này đầu tiên là bọt khí có kích thước

nhỏ sau đó tăng lên rất nhanh và do sự chênh lệch áp suất túi này vỡ tung ra

chất lỏng lấp lại lổ hỏng đó Quá trình lấp lổ hổng này xảy ra rất nhanh kèm

theo tiếng nổ rất lớn.

Hiện tượng trên gọi là hiện tượng sinh lổ hổng hay hiệu ứng kavataxi.

Hiện tượng sinh lổ hổng trong chất lỏng xảy ra tùy thuộc vào cường độ

của sóng siêu âm.

Trong môi trường nước muốn tạo ra hiện tượng sinh 16 hổng ở các tin số

khác nhau thì cường độ sóng siêu âm phải tương ứng là:

Như vậy ở tần số càng cao muốn có hiện tượng sinh lổ hổng thì cường độ

sóng siêu âm phải càng lớn.

Hiệu ứng kavataxi tao ra xung âm có áp suất lớn từ vài chục đến vài trăm

atmotphere, đồng thời phổ xung âm chiếm dải tan số rộng Dưới tác dụng của

SV:TRAN THI THU VAN

-9-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BE

xung ấm này, các vật rắn có thể bị phá vỡ nhanh chóng Đặt lá nhôm dày

0.02mm vào trong chất lỏng khi xảy ra hiên tượnng kavataxi chỉ sau 5-10 giây

lá nhôm bị đánh thủng nhiều chổ

Hơn nữa hiệu ứng kavataxi trong chất lỏng tao ra những vùng nhiệt độ rất

cao có vùng lên tới 10.000°C, ở nhiệt độ này chất lỏng có thể phát hùynh quang

để đàng.

Người ta dùng hiệu ứng kavataxi trong chất lỏng để tao ra hiên tượng nhủ

tương , làm thay đổi thành phần hóa hoc, liên kết hóa học ,tạo ra một số phản

ứng phụ.

Do xuất hiện nhiệt độ cao hiệu ứng còn được dùng để làm thay đổi quá

trình trùng hợp và phát trùng hợp của hợp chất cao phân tử, tạo ra quá trình oxi

hóa, oxi hóa khử có thể nói hầu hết các ứng dụng của sóng siêu âm trong công

ngiệp :luyện kim, gia công kim loại hay công nghiệp hóa dược đều lợi dụng

hiệu ứng kavataxi trong chất lỏng

SY:TRẦN THI THU VAN

-10-Sáng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VINH BE

Chương 2:CÁC NGUON THU VA PHAT SONG SIÊU AM

1.Các nguồn thu và phát sóng siêu âm trong ty nhiên:

Sat sends owt pulses of Sound bounces off insect ie bat’s Bat may alter Course as it repeats

high frequency sound path and returns to bat pulses

I8 Direction of vecallsatlen

-2 4 Area sound travels

44) tche from prey

Sat uses pattern of echoes to with continual feedback, bat homes

meal.

Đêm hè ta thường nghe thấy con doi chao cánh trên không để bắt muỗi

Vì sao doi bay nhanh như thế mà hấu như chưa Min nào vô ý va vào chướng ngại

vật?Vì sao doi bắt muỗi tài tình như vậy.Đó là nhiều câu hỏi đặt ra cho các nhà

khoa học.

Hơn 200 năm trước nhà khoa học người Ý Slalơxen đã đi nghiên cứu giác

quan của doi để trả lời cho những câu hỏi đó Đầu tiên ông chọc mù mất nhiều

con đơi,đùng sơn đặc biệt sơn lên đa,bịt mũi ,cắt lưỡi doi để quan sát Ông thấy

rằng các giác quan này không trực tiếp ảnh hưởng đến hoạt động của chúng.

Sau đó ông bịt nút tai doi lại,con doi chập choạng va vào trần nhà Sau đóông làm thêm nhiều thí nghiệm nữa và đi đến kết luận:chính thính giác đã gíup

con doi chao liệng và bắt mdi.

Tuy nhiên Slalơxen vẫn không trả lời được câu hỏi:tại sao thính giác con đơi lại giúp con dơi chao liệng vá bắt mỗi.

Đến cuối thế kỷ 19 các nhà khoa học khám phá ra rằng :miệng doi là

nguồn phát ra sóng siêu âm và tai dơi là thiết bị thu sóng siêu âm Khi bay liệng

,bắt mỗi dơi phát xung siêu âm định hướng, xung truyền trong không gian Khi

gặp vật cẩn xung siêu âm bị phản xạ trở lại và tai doi nhận lấy Dựa vào tín

hiệu nhận được con dơi nhanh chóng bắt mồi va tim thấy vật can.

SV:TRAN THI THU VAN

-11-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

Xung siêu âm của doi phát ra có tấn số 20 KHz-100KHz Lúc nghỉ cứ 1giây chúng phát ra 10 xung siêu âm Khi bay mỗi giây doi phát ra 30 xung D6

kéo dài của mỗi xung khoảng 0.00001mms, Tai doi có khả năng thu nhận tín

hiệu siêu âm có tan số vài chục đến vài trăm KHz.

Chính vì vậy các nhà khoa học cho rằng khả năng định vị của đơi bằng

sóng siêu âm khá chính xác Do đó họ đặt tên cho doi là chuyên gia siêu ẩm.

2.Dưới mặt đất:

Bằng các thiết bị thu rất nhạy, người ta phát hiện ra rằng các tín hiệu âmthanh do côn trùng phát ra chiếm dải tấn số rộng từ vùng âm đến vùng siêu âm

Có những âm nỉ non gào thét êm dịu du đương Các nhà khoa học cho rằng:

Dé dai đực phát ra nhiều loại tín hiệu âm thanh thể hiện

sinh hoạt của chúng:tín hiệu báo trước cuộc xung đột, tấn công đối

phương nhằm tranh chấp địa phận

Dé dũi cái cũng phát ra các tín hiệu âm thanh song nó ít âmđiệu và màu sắc hơn

Các côn trùng nhỏ bé thì như vậy, còn các vật nuôi trong nhà thì sao?

Các nhà khoa học nghiên cứu và phát hiện rằng:phôi gà trong quả trứng đang ấpcũng liên lạc với mẹ bằng các tín hiệu âm thanh đặc biệt Ngay sau khi ấp 9 ngày phôi gà

bất được liên lạc với mẹ Bằng các tín hiệu riêng gà mẹ thông báo cho từng chú gà con

của mình Mối liên lạc nay diễn ra thường xuyên trong suốt thời gian ấp trứng Vài ngày

trước khi nổ gà con liên tục gọi mẹ Vì vậy gà mẹ biết được cá quả trứng hỏng vàtự động

loại ra.

Vì những nghiên cứu và phát hiện trên đã giúp cho quá trình chăn nuôi

gà trên quy mô lớn hiệu quả.

Các loài động vật dưới biển cũng ổn ào không kém gì các loài động vật

trên mặt đất

Các nhà sinh vật học hải đương tổng kết rằng:có khoảng 20000 loài cá có

thể liên lạc với nhau bằng sóng âm thanh Các loại cá trích phát ra âm thanh

giống như tiếngsóng xô vào bờ Cá mòi phát ra tiếng xào xạc Cá heo phát ra

âm thanh réo rất giống như tiếng đàn Violon lúc thi ken két như tiếng kẹt cửa,

lúc thì hét lên như tiếng còi

Vì vậy những người dân chài đã dựa vào kinh nghiệm để nghe đàn cá từ

xa, phân biệt được các loài cá, xác định được mật độ và biết cá to hay nhỏ,

Và các loại cá biển cũng thu nhạy bén các âm thanh Mỗi loại cá thu

nhận các âm thanh trong dãy tần số nhất định Qua kinh nghiệm lâu năm những

người dân chai thấy rằng:muốn đánh bắt cá heo người ta lội đến ngực rồi cất ra

SV:TRAN THI THU VAN

-12-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BÊ

tiếng hát đều đều, trầm trim để gọi chúng lại Cá mập lại thích nghe âm thanhcủa loai đàn gỏ đặc biệt bằng 4 vỏ sò ghép vào các thanh tre.

Cá heo có thể thu phát sóng âm thanh trong dải tấn số rộng từ 200

Hz-200KHz Cá heo là thiết bị định vị siêu âm rất chính xác.

H.Các n t u n uit:

Có nhiều loại nguồn thu và phát sóng siêu âm trong ki thuật dựa trên các

nguyên tắc vật lý khác nhau O đây chỉ giới thiệu 2 loại phổ biến nhất,có nhiều

ứng dụng trong kỉ thuật siêu âm Một trong những bô phận quan trọng của thiết

bị siêu âm là biến tử siêu âm Đó là bộ phận trực tiếp biến đổi tín hiệu điện

thành tín hiệu siêu âm va ngược lại Việc biến đổi tín hiệu dao động điện thành

dao động âm tn nhờ biến tử phát siêu âm, còn biến đổi dao động âm thành đao

động điện thì dùng biến tử thu.

1.Biến tử áp điện:

Biến tử áp điện hoạt động dựa trên hiệu ứng áp điện.

*Hiệu ứng áp điện thuận:

Hiệu ứng áp điện do 2 nhà bác hoc Jean va Pierre Curie tìm ra vào năm

1880 trên tinh thể Tourmaline và sau d6 người ta quan sát thấy trên tinh thể

thạch anh cũng như nhiều loại gốm tự nhiên khác và nhân tạo khác.

Hiệu ng thuận phát biểu như sau:

Nếu ta tác động | lực cơ học (hay làm nén hay din) một số tinh thể theo

những phương đặc biệt trong tính thể thì trên mặt giới hạn của tính thể đó xuất

hiện những điện tích trái dấu và do đó có hiệu điện thế giữa 2 bể mặt Mà sóng

siêu âm là sóng cơ học đo đó khi va đập vào tinh thể sẽ làm xuất hiện trên tính

thể chuổi xung điện có độ lớn tỉ lệ thuận với cường độ sóng siêu âm

SV:TRAN THI THU VAN

-13-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

Nếu đổi dấu biến dạng từ nén sang dãn hay ngược lại thì điện tích xuất

hiện trên 2 mặt cũng đổi dấu

Trong tỉnh thể thạch anh có trục đối xứng là trục quang Ta cắt miếng thạch anh theo chiều vuông góc với trục quang rồi thực hiên nén hay dan thi

trên mặt giới hạn của tính thể xuất hiện những điện tích trái dấu Độ lớn điện

tích tỉ lệ với lực đàn hồi F

Q=k.F

k: hằng số áp điện.

*.Hiệu ứng áp điện nghịch:

Nếu ta đặt trên 2 mặt của tỉnh thể moat hiệu điện thế thì nó sẽ bị nén hay

dan Nếu hiệu điện thế này là hiệu điện thế xoay chiéu thì ban tính thé bị nén

din liên tiếp và dao động theo tin số của dòng điện xoay chiéu Hiệu ứng này

ấp dụng trong biến tử phat siêu âm

Các hiệu ứng trên thường xảy ra đối với tinh thể như :thạch anh,

tourmaline,đường ,titanat Bari

Khi người ta đặt giữa 2 bản thạch anh 1 hiệu điện thế thay đổi thì bản

thực hiện đao động đàn hồi Độ thay đổi chiéu day của bản tỉ lệ với độ lớn hiệu

điện thế đặt vào

x=k.U

k: hằng số áp điện

Với hiệu điện thế tác dụng khoảng 1000 V thì chiểu dày của bản thay đổi

trong khoảng 2.10” mm Khi bản thạch anh càng mỏng thì tin số dao động của

biến tử thạch anh càng cao

F=27001 (kHz/mm)

l:chiểu day bản thạch anh.

Tuy nhiên do thạch anh có hằng số áp điện thấp nên trong thực tế người

ta thường sử dụng tinh thể muối xênhet điện NaKC,H,O,.4H;O(KNT) có kích thước thay đổi dưới tác dụng của hiệu điện thế trong diéu kiện giống như thạch

SV:TRAN THI THU VAN

-14-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

anh gấp 100 lắn Hay người ta thường sử dụng tinh thể gốm Titanat

Bari,Sicronat Titanat Chì có hằng số áp điện gấp thạch anh 20-30 lần lại rất

bền và hoạt động ở nhiệt cao.

Các biến tử thu, phát siêu âm thường hoạt động ở tin số từ

50KHz-IOMHz Dưới dang các bản phẳng thì cường độ sóng siêu âm thì cường độ sóng

siêu âm cực đại có thể đạt được do biến tử phát ra là 3-6W/cmỶ Muốn có cường

độ sóng siêu âm lớn hơn người ta phải dùng 1 hệ thống tập trung năng lượng

bên ngoài hay phải chế tạo các bản áp điện có dang hội tụ như dang nữa mặt

cẩu,nữa mặt paraboloit,nữa hình trụ hay cả hình trụ hay chế tạo các bản áp điện

phẳng có kích thước tương đối nhỏ rồi ghép lên 1 mặt có dạng hội tụ Khi đó

cường 46 sóng siêu âm ở vùng hội tụ có thể đạt đến hàng trăm W/em’.

2.Biến tử siêu âm kiểu từ giảo:

Hoạt động dựa trên hiện tượng từ giảo

*.Hién tượng từ giảo thuận:

Khi đặt các thanh sắt từ vào trong từ trường biến đổi thì thanh sắt từ sẽ bị

co dẫn.

Ví dụ ta lấy thanh từ giảo là Ni xung quanh có cuộn dây dẫn điện Khi

cho dòng điện xoay chiểu chạy vào cuộn dây tức tạo ra từ trường biến thiên thì

thanh Ni sẽ bị co dan liên tục thực hiện dao động điều hoà Dưới tác dung của

hiệu điện thế biến đổi thanh Ni thay đổi chiểu dài từ 5-10.10 Zmm(gọi là biên độ

dao động của thanh) Biên độ dao động của thanh phụ thuộc vào độ lớn và tin

số của sóng kích thích, tén số dao động riêng của thanh Khi tần số dao động

riêng của thanh bằng với tin số của điện thế biến đổi thi xảy ra hiện tượng cộng

hưởng Biên độ đao động của thanh đạt cực đại.

Ni

Cuộn dây din

Hiệu ứng từ giảo

Tần số dao động riêng của thanh phụ thuộc vào diéu kiện dao động của

thanh Thanh càng ngắn tần số cộng hưởng càng cao

SV:TRAN THI THU VAN

-15-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

Hiệu ứng từ giảo thuận được ứng dụng trong việc chế tạo biến tử phát siêu âm

*,Hiệu ứng từ gido nghịch:

Khi tác dụng | lực cơ học (dao động đàn hồi) lên thanh từ giảo trên cuộndây dẫn điện xuất hiện | điện thế biến đổi Khi lực cơ học càng mạnh điện thế

trên cuộn dây dẫn càng lớn Hiệu ứng từ giảo nghịch ứng dụng trong việc chế

tạo biến tử thu siêu âm

Trong kỉ thuật siêu âm người ta không dùng các vật liệu từ dưới dạngthanh như hình vẽ vì có sự mất mát năng lượng do hiệu ứng Phuco Do đó người

ta ding các tấm từ giảo khá mỏng(0.05-0 1mm) sau đó ghép cách điện với nhaugiống như lỏi biến thế thông thường

Các biến tử từ giảo hoạt động ở dải tin số thấp của sóng siêu

âm(20KHZ-60KHz) nhưng công suất phát ra lại khá lớn Với công suất lớn+hệ

tập trung năng lượng siêu âm thích hợp có thể đạt cường độ sóng siêu âm đến

hàng ngàn W/cm’.

Hình đạng của một biến tử từ giảo

3.Tính định hướng của biến tử siêu âm:

Để định vị chính xác sóng siêu âm do biến tử phát ra cẩn phải tập trung

theo | phương nhất định

SV:TRẦN THI THU VAN

-16-Sáng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

Lý thuyết và thực nghiệm chứng minh rằng:nếu kích thước mặt phát của

biến tử lớn hơn bước sóng sóng siêu âm trường sóng siêu âm do biến tử siêu âm

phất ra trong môi trường có tính định hướng rỏ rệt.

Để đặc trưng cho tính định hướng của biến tử siêu âm người ta dùng giản

đỗ đặc trưng phương:

[WT

Giản dé dic trưng phương của biến tử siêu âm

Sóng siêu âm phát ra trong môi trường hẳu như tập trung trong a Theo

phương vuông góc với bể mặt phát biến tưử cường độ sóng siêu âm phát ra cực

đại.

Góc a: độ rộng cực đại chính phụ thuộc vào;

e kích thước mặt phát hoạt động.

© bước sóng siêu âm do biến tử phát ra

Ngoài ra sự địng hướng còn phụ thuộc vào môi trường.

Yí dụ:

Biến tử từ giảo có kích thước mặt phát 8*12 cm, f=50KHz

© Khi dùng trong nước biển với bước sóng âm 3 cm thì a=35”.

© Khi dùng trong môi trường kim loại với bước sóng âm 11 em thì biến tử

không cò định hướng.

Trong cùng | môi trường nếu biến tử hoạt động có tin số cao thì tính định

hướng của chúng càng cao.

Tuy nhiên việc lựa chọn các tham số kỉ thuật siêu âm đòi hỏi phải giải

quyết 2 yêu cầu trái ngược:muốn tăng độ chính xác của phép định vị siêu âm

cẩn phải sử dụng biến tử siêu âm có tần số cao Tuy nhiên việc tăng tin số dẫn

đến hệ số hấp siêu 4m trong môi trường giảm làm giảm khoảng cách định vị

SV:TRAN THI THU VAN

-17-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BÊ

xuống đáng kể Mặt khác muốn ting khoảng cách định vị phải sử dụng biến tử

siêu âm có tin số thấp(tức là giảm hệ số hấp thu của môi trường)sẽ là giảm tính

định hướng của biến tử.

Vì vậy cần dung hoà các yêu cầu này để vừa đảm bảo độ chính xác của

phép định vị vừa đảm bảo khoảng cách định vị đến mức cần thiết

Mục đích thăm đồ | Tãnsốcủabiếntử, Côngsuất _

Thăm đò tàu ngầm thuỷ Vài trăm W-vài KW

lôi,dò cá

Thăm dò khoáng sản nằm | as Vai KW-vai chuc KW

sâu dưới đáy biển

Dò khuyết tat trong kim | 800Khz-10MHz

-18-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

Chương 3:CẤU TẠO DAU DO SIÊU AM

L.Cấu tao đầu đò:

Dựa vào hiệu ứng áp điện người ta sử dụng tính thể gốm áp điện để chếtạo đầu đò siêu âm

Đầu dò vừa đóng vai trò máy phát vừa đóng vai trò máy thu

Đầu dò có cấu tạo như sau:

Tình thể

gốm

Hình 3 3u Cau tạo của dau dò

Cấu tạo cơ bản của đầu dò thường gồm 3 phin:

Mặt trước và sau của thành phần áp điện được phủ bằng lớp kim loại

mỏng để nối một phía với đất và một phía với máy phát dòng điện cao tần,

Phan hổ trợ tạo bởi araldite trộn với bột chì nhuyễn hay Tungstene nhằm

giữ cố định các thành phần áp điện nằm ở phía trước đồng thời làm nhiệm vụ

SV:TRAN THI THU VAN

-19-ị — —_——_—

| ' THU VIÊN |

rung ƒ Acs He, h S:/.Ð > t2, HO c ery Menrar 2 ác |

Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

triệt tiêu những rung động của gốm sau xung điện cũng như hấp thụ các sóng

siêu âm phát ra phía sau phát ra loại trừ các phản âm kí sinh.

Bộ thích ứng kháng âm nằm phía trước đầu dò có mục đích bảo vệ đầu

dd, ngăn cách điện cực trước với mặt da Vật liệu này có độ trở kháng âm

trung gian giữa da và gốm để tránh phản xạ quá mạnh ngay khi về đầu dò Điều

kiện tốt nhất của nó là =1⁄4 độ dài sóng

Ngoài ra còn có thể có 1 loại thấu kính hội tụ nằm sát trước thành phan

áp điện để thay đổi hình dạng hình học cuả chùm sóng phát ra.

Hoạt động của đầu dò:

*Theo kiểu liên tục:

Ap đặt hiệu điện thế lên chấn tử gốm 1 cách liên tục và một chấn tửkhác dùng nhận phản âm.

*Theo kiểu xung:

Hiệu điện thế được áp lên theo từng chuổi ngắn (xung) Như vậy có thể

sử dụng cùng | chấn tử vừa phát vừa nhận

Nguyên tắc hoạt động:

Về mặt kỉ thuật đầu dò hoạt động như sau:

Tinh thể gốm của đầu dò được nuôi bằng các chuổi xung cao tắn Độ lặp

lại các chuổi xung phụ thuộc vào độ sâu tối đa của vật cẩn chẩn đoán.

Đồ thị chuổi xung và thời gian thu phát tín hiệu trên đầu dò:

Pd: khoảng thời gian phát sóng.

r : khoảng thời gian lặp lại xung.

I(Ip):cường độ chỉnh xung.

I(TA):cường độ trung bình theo thời gian.

SV:TRAN THI THU VAN

-20-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BE

Chiều dày tinh thế gốm sẽ quyết định tấn số f của đầu đò:

L=m.4/2 m=l,2,3

L:số nguyên lần 4/2

Thông thường chọn m=l Vậy L= 2/2 Ngày nay với công nghệ hiện

đại đã tạo ra được tinh thể gốm 3⁄4 Tinh thể càng mỏng thì tần số phat ra càng

lớn.

Tuy nhiên ngày nay với sự phát triển của công nghệ vật liệu tổng hợp:cácđâu dd không chỉ có 1 tin số mà có thể có 1 dãy từ 2-8 tin số trên I đầu dò Về

mặt công nghệ việc này thực hiện như sau:

Người ta cắt gốm áp điện thành những phan tử cực nhỏ có kích thước

100-200 10 Ìmm và sau đó lấp đầy các vết cắt bằng vật liệu có trở kháng âm

cực thấp để làm giảm giá trị trở kháng âm cao của gốm xuống gần tới mức trở

kháng âm của nước.

Sự khác biệt của đãi tần phổ của gốm áp điện thông thường và vật liệu

tổng hợp được mô tả như hình vẽ:

-21-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BẼ

*.Đặc tính của chùm sóng phát ra từ đầu dò:

Đầu dò tao ra năng lượng âm có tính định hướng: chùm sóng siêu âm

phát ra có những đặc tính sau:

© Hướng truyền:đối với đầu dò một chấn tử:sóng phát ra vuông góc với mặt

trước của đầu dò

© Tan số: trong chẩn đoán y khoa thường là 2-10MHZ

e Hình dang: khi lan truyền chùm sóng song song nhau trong | đoạn nhất

định rồi phân ly Người ta nhận thấy phân bố của chùm tia siêu âm phân

làm 2 vùng:

}) ^ lsp,

Hinh 3.4 Trường dm của đấu dò

a: đường kính đầu dò

r:bán kính của tinh thể dau dò

SV:TRAN THI THU VAN 22:

Trường xa

Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BÊ

e© Vang gắn đầu dò:tại vùng này chùm tia siêu âm lan truyền theo phương

gần như song song Vùng này gọi là vùng Fresnel hay trường gan

Chiểu dài của vùng gắn là:d=r?/2 = a Ÿ⁄4 4

Như vậy chiéu dai của trường gần có thể thay đổi bằng cách tăng haygiảm r Với cùng 1 tan số kích thước tinh thể càng lớn thì chiều đài trường

gắn càng lớn Về mặt nang lượng ở vùng gần không hoàn toàn đồng nhất

Tính đồng nhất cải thiện ở vùng xa đầu đò

© Vùng xa đầu dò:

Còn gọi là trường xa Góc loe của trường xa có thể tính theo công thức:

œ =0.69 2 /a hay sin z =1.22 2 /a,

Vùng xa là vùng không hữu ích Người ta có thể giảm độ loe của

trường xa bằng cách:hội tụ chùm tia siêu âm bằng thấu kính âm học lỏm

hay chế tạo đầu dd dang lõm

HĐộ phân giải của đầu dò:

Một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ phân giải của đầu đòdẫn đến ảnh hưởng chất lượng hình ảnh là trường âm của đầu dò

Độ phân giải là khỏang cách nhỏ nhất giữa 2 điểm (tính bằng mm) trên

hình siêu âm còn phân biệt được và thường được tính như sau:

Tính theo độ chênh tín hiệu từ điểm cắt của sườn 2 xung có biên độ như nhau, phản hồi từ 2 điểm cạnh nhau đến đỉnh xung.

Với diéu kiện sự thu nhận và xử lý tín hiệu của đầu dò và máy sao cho

mức chênh lệch tín hiệu này tối thiểu = -6dB thì khoảng cách giữa 2 điểm coi là

độ phân giải của đầu dò

Có các loại phân giải sau:

* Độ phân giải liên tục: là khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 điểm nim dọc

theo trục của chùm sóng còn phân biệt được Nó tỷ lệ thudn với độ dài

sóng Độ đài sóng A là mức độ tối thiểu của độ phân giải

này(0.1-1.5mm).

Vậy độ phân giải tỉ lệ nghịch với tắn số,phụ thuộc vào thời gian từng

xung phát hay độ rộng của chuổi sóng.

* Độ phân giải tương phan:

Tuy thuộc vào tính động của phản âm (độ chênh lệch biên độ giữa phản

âm mạnh nhất và phản âm yếu nhất) Độ phân giải tương phản khoảng

110dB.

" Độ phân giải ngang:

Là khả năng phân biệt được 2 điểm nim theo hướng vuông góc với chiều

của chùm sóng Nó phụ thuộc chủ yếu vào bể rộng của chùm sóng Độ

SV:TRAN THI THU VAN

-23-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:L Ý VĨNH BE

1.Nguyên lý tạo ảnh:đầu dò khi được kích thích bởi xung điện với chiéu

dài và cường độ có thể điều chỉnh được thì khi phát ra xung siêu âm lan truyền

theo hướng của đầu dò vào môi trường với vận tốc nhất định được xác định bởi

đặc tính của môi trường Sóng sẽ gặp các mặt phản hồi trên đường truyền và tạo

ra các sóng phản xạ và tấn xạ quay trở về đầu đò và được thu nhận tại đây

Khỏang thời gian mất cho sóng siêu âm đi dén và quay về từ mat phản

hồi sẽ xác định độ sâu của mặt phản hồi

Ta có: d=c.t/2

Trong đó: d:khoảng cách từ đầu đò đến mặt phản hồi

c:vận tốc sóng siêu âm trong môi trường.

Ư2:thời gian cho sóng siêu âm đi từ đầu dé đến mặt phản hồi

Độ lớn và biên độ sóng phản hồi phụ thuộc vào biên độ sóng phát đi, góctới của sóng âm,trở kháng âm của mặt phản hồi

Đầu dò sẽ biến đổi sóng âm thành tín hiệu điện thông qua hiệu ứng áp điện Tín

hiệu này mang thông tin về độ lớn biên độ thời gian tiếp nhận thông tin này và sau đó

được xử lý và thể hiện bằng hình ảnh trên màn hình.

2 Các hình thức thể hiện:

~ A Mode:tin hiệu hồi âm được thể hiện bằng xung hình gai trên dao động

kí qua hệ thống trục tung và trục hoành, chiểu cao của xung thể hiện độ lớn của biên độ tín hiệu hồi âm , vị trí của xung thể hiện khoảng cách từ đầu dò đến mặt phản hồi Loại hình thể hiện này thường được dùng trong

đo đạc mang tính chính xác cao.

Ngày nay kiểu ghi hình siêu âm theo A-Mode vẫn được sử dụng khi cần

đo các cự ly chính xác( trong khoa mắt ,khoa da)

B Mode: tín hiệu hồi âm thể hiện bởi những chấm sáng, độ sáng của các

chấm này thể hiên biên độ của tín hiệu hồi âm , vị trí chấm sáng thể hiện khoảng cách từ đầu dò đến mặt phản hồi.

SV:TRAN THI THU VAN

-24-Sáng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BE

Chuyển từ A-Mode sang B-Mode

~ TM_ Mode: dùng thể hiện sự chuyện động cùng phương siêu âm của các

vật thể theo thời gian bằng cách thể hiện hình ảnh B_ Mode theo diễn

biến thời gian với tốc độ quét khác nhau Kết quả nếu nguồn hồi âm đứngyên sé tạo ra các đường thẳng ngang qua màn hình Còn nếu mặt phản

hổi chuyển động sẽ tạo ra đường cong phản ánh sự chuyển động của mặtphản hồi

Ba phương pháp này gọi chung là siêu âm 1 chiều.

Uu điểm:

Phương pháp đơn giản rẻ tiền

Có thể xác định chính xác vị trí của bé mặt phản xạ

Trong kiểu TM- Mode có thể đo được biên độ chuyển động của

vật theo phương song song chùm tia

Cơ sở của kiểu thể hiện hình ảnh siêu âm 2 chiéu này là B-Mode được

dùng trong hầu hết các thiết bị siêu âm

Các thiết bị:

Máy quét tinh(static scanner) Máy quét động(real time scanner)

Với máy quét tĩnh sự tổng hợp tất cả các đường tạo ảnh tương ứng với

nhiều vị trí đặt đầu dò trên cơ thể theo nhiều hướng khác nhau trên cùng

mặt phẳng sẽ tạo thành hình ảnh siêu âm phản ánh các cấu trúc theo thiếtdiện cắt ngang qua bởi mặt phẳng nói trên

SV:TRẦN THỊ THU VÂN

-25-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

Nhược điểm: do han chế về mat ki thuật để có dude hình ảnh siêu

âm cắt khoanh lớp cơ thể phải mất nhiều thời gian và hình ảnh nhân được

là hình ảnh tĩnh của cấu trúc

Ưu điểm: cho cái nhìn tổng thể về các cấu trúc và mối liên quan

giữa các cất trúc trên 1 hình

Với máy quét động:có thể nhìn thấy sự chuyển động tức thời của cấu

trúc bên trong cơ thể( đặc biệt trong lĩnh vực tim mạch)

Nhược điểm:không cho hình ảnh tổng quát

Ngày nay nhờ kỉ thuật hiện đại người ta đã tạora thế hệ máy có đồng thời

cả hai ưu điểm của 2 loại máy trên: vừa có hình ảnh động vừa có thể

quan sát trên phương diện rộng Đó là máy siêu âm có trường nhìn mở

rộng(Real-Time E.G.O.V)

SV:TRAN THI THU VAN

-26-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

Phần 2: ỨNG DUNG

Chương 4: UNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM TRONG

CÔNG NGHIỆP

1.Tìm vết hỏng bên trong kim loại

Để kiểm tra chất lượng sản phẩm của nhà máy cơ khí ,xưởng chế tạo

mấy công cu, nhà máy đóng tàu Người ta thường áp dụng phương pháp kiểm

tra mà không làm hại đến mẫu vật như: dùng tia X hay tia X để xác định vếthỏng Tuy nhiên cả 2 phương pháp này déu có những nhược điểm sau:

¢ Tia X không kiểm tra được những chỉ tiết lớn Một tia X mạnh nhất cũng

chỉ có thể xuyên qua được tấm kim loại dày khỏang 20-30 em

se Tia Z7 mặc dù có thể kiểm tra được chỉ tiết lớn nhưng với tấm kim loại

dày khỏang 20 cm mà vết hỏng nhỏ hơn 4mm thì ta ế cũng không thể

đồ tìm được.

se Mặt khác cả 2 loại tia này đều rất hại đến sức khỏe của con người

Ngày nay người ta đã sử dụng sóng siêu âm để kiểm tra khuyết tật của sin

phẩm bằng kim loại để thay cho 2 loại tia trên vì những thuận tiện sau:

e© Kim loại ít hấp thụ sóng siêu âm do đó những tia siêu âm có cường độ

nhỏ củng có thể xuyên qua lớp kim loại dày vài chục mét

* Sóng siêu âm có thể tìm rất chính xác những vết hỏng cực nhỏ trong kim

loại thậm chí cả những bọt khí

© Sóng siêu âm có thể xác định chính xác vị trí và độ lớn của lỗ hỏng

«thiết bị sử dung lại gọn nhẹ và cách sử dụng khá đơn giản

Có hai phương pháp thường được sử dụng là:

a.Phương pháp bóng:( phương pháp này sử dụng trong trường hợp các

chỉ tiết kiểm tra có thể tiếp xúc ở cả 2 phía đó là chỉ tiết dạng bản,dạng tấm)

Sơ đồ của phương pháp này có dạng như sau:

SV:TRAN THI THU VAN

-27-Sáng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

Nguyên tấc hoat động: tín hiệu từ máy phát xung đồng bộ một mặt điều khiển

máy phát xung vô tuyến để kích thích biến tử phát siêu âm và mat khác kích

thích máy phát tín hiệu quét trên màn của ống điện tử

Tin hiệu từ máy phát xung vô tuyến tới biến tử phát, tín hiệu này biến đổi

thành xung siêu âm để truyền vào trong mẫu kiểm tra Đến phía đối diện tín

hiệu siêu âm gặp biến tử thu và tại đây biến thành tín hiệu điện Tin hiệu này

sau khi được khuýêch đại đủ lớn sẽ đưa đến diéu khiển các bản thẳng đứng của

ống điện tử của ống điện tử Nếu trên đường truyền của sóng siêu âm trrong

mẫu kiểm tra không gặp khuyết tật thi tan bộ sóng siêu âm đều tới biến tử thu

và biên độ của xung tín hiệu thu được khá lớn( xung A trên hình vẽ) Nếu trong

mẫu có khuyết tật thì hau hết sóng siêu âm bj phản xạ trở lại và chỉ một phan

rất nhỏ truyền đến biến tử thu nên xung tín hiệu thư được khá bé( hình B trên

hình vẽ) So sánh biên độ của 2 xung này ta sẽ phát hiện được khuyết tật và dự

đóan được khuyết tat là to hay nhỏ

Trong trường hợp này khuyết tật đóng vai trò của vật can tao ra một vết

“bong” trong trường siêu âm.

Tuy nhiên phương pháp này còn có 2 nhược điểm:

SV:TRẦN THI THU VÂN

-28-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BE

+ Tia sóng siêu âm rất có thể phản xạ lung tung ở 2 mặt giới hạn củakim loại Do đó có khi tia sóng gặp phải bọt khí nhưng qua vài lần phản

xạ mặt ngoài nên vẫn có thể tới máy thu được

+ Phương pháp này không thể xác định vị trí chính xác của lỗ hỏng

b.Phương pháp xung:

Hiện nay phương pháp này đang được sử dụng rất phổ biến Sơ đổ được

trình bày như hình vẽ:

Nguyên tắc hoat động:ún hiệu từ máy pháp xung déng bộ déng thời điểu

khiển họat động của 3 loại máy phát khác:

e Máy phát xung vô tuyến để kích thích biến tử phát siêu âm

e Máy phát tín hiệu quét trên ống điện tử

e Máy tín hiệu chuẩn thời gian nhằm đánh dấu chính xác thời gian trên màn

của ống tia điện tử.

Tín hiệu từ máy phát xung vô tuyến một mặt tới kích thích biến tử

phát,được biến đổi thành xung siêu âm, Mặt khác đến ban thẳng đứng của ống

tia điện tử để đánh dấu xung chuẩn ban déu(xung A trên hình vẽ) Tín hiệu siêu

âm truyền vào trong mẫu tới mặt đối diện sẽ phản xạ trở lại biến tử thu Sau khi

biến đổi thành xung điện,tín hiệu này được đưa tới điểu khiển bản thẳng đứng

của ống phóng điện tử và trên màn hình xuất hiện xung đầu (hình B trên hình

về).

Khi trong mẫu kiểm tra không có khuyết tật thì trên màn hình hiện sóng

chỉ xuất hiện xung chuẩn và xung đáy

Nếu trong mẫu kiểm tra có khuyết tật sóng siêu âm sẽ phản xạ từ khuyết

tật trước khi phản xạ từ đáy Trên màn hiện sóng xuất hiện thêm xung phụ Đó

là xung phản xạ từ mặt khuyết tật(xung C trên hình vẽ) Do khỏang cách giữa

các xung này sẽ suy ra thời gian truyền sóng siêu âm Biết xung chuẩn thời gian

và vận tốc sóng siêu âm trong mẫu ta sẽ xác định chính xác vị trí của khuyết tật

Hơn nữa dựa vào biên độ tín hiệu của xung phản xa từ khuyết tật bằng cách so

sánh với mẫu chuẩn ban đâu người ta còn xác định kích thước của khuyết tật.

Nếu trong mẫu kiểm tra có nhiều khuyết tật khác nhau (cùng nằm trên

đường thẳng) thì màn hình hiện sóng sẽ xuất hiện đãy xung phản xạ từ khuyết

tật với các khỏang cách tương ứng Trường hợp này thì phương pháp bóng

không thể xác định được.

Trong thực tế máy thăm dò khuyết tật bằng siêu âm thường có dải tan số

nhất định từ 800 kHz đến 10 MHz Việc lựa chọn tân số của thiết bị khi hoat

động được thực hiện bằng một bộ chuyển mạch.

SV:TRAN THI THU VAN

-29-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

May phat May phat Bộ chuyển Khuyéch đại

xung đồng bộ xung vô tuyến mạch thu phát

Máy phát quét

Máy phát chuẩn

thời gian

a.Hàn nhôm bằng siêu âm:

Có rất nhiều khó khăn khi hàn nhôm và các hợp kim của nhôm Nguyên

nhân trong môi trường không khí nhôm rất để bị oxi hóa Do đó lớp oxit bển

vững làm cho độ rắn của nhôm tăng lên

Khi dùng phương pháp hàn nhôm thông thường: ở nhiệt độ cao các lớp

oxit nhôm tạo ra để dàng hơn Do đó không thể tách chúng ra khỏi mối hàn Lớp

oxit nhôm này cản trở không cho các bản nhôm dính chắc lại với nhau

Khi dùng sóng siêu âm có cường độ lớn chiếu vào mối hàn chúng sẽ phá

vỡ hòan tòan lớp oxit nhôm ấy và các tấm nhôm hàn với nhau rất bền vững

Sơ đổ nguyên lý của máy hàn nhôm bằng siêu âm

SV:TRAN THI THU VAN

-30-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BÊ

Nguyên tắc hoat động:

Dựa trên hiện tượng xâm thực của sóng siêu âm Sóng siêu âm tác dụng

trong chất lỏng sinh ra các bọt khí , áp lực cực mạnh đo bọt khí sinh ra có thể

phá vỡ bể mặt vật rắn Hàn nhôm bằng sóng siêu âm tức là dùng áp lực cực

mạnh do bọt khí sinh ra để phá vỡ màng oxit trên mặt nhôm,

Nguyên tắc:

Trên máy hàn nhôm siêu âm có đầu mỏ hàn giống như mỏ hàn thường.

Gắn với mỏ hàn là máy phát siêu âm kiểu từ giảo làm bằng các lá mỏng sắt Coban bên ngoài có quấn dây dẫn điện Dòng điện xoay chiéu có tin số lớn hơn10.000-30000Hz từ máy phát dao động điện được đưa vào cuộn dây Khi có

dòng điện xoay chiểu qua cuộn day lõi thép có hiện tượng co dẫn từ sinh ra

chấn động sóng siêu âm truyền đến mỏ hàn sau khi qua thiết bị tập trung năng

lượng.

Trên mặt nhôm thường có một lớp thiếc hàn Năng lượng cực lớn làm

nóng chảy thiếc hàn và sinh ra các bọt khí Ấp lực cực lớn do bọt khí phát ra sẽ

phá hủy lớp oxi hóa trên bể mặt nhôm Vì vậy mặt nhôm nguyên chất lòi ra và

hàn nhôm được chắc hơn.

Ngày nay kỷ thuật hàn nhôm bằng siêu âm đã được áp dụng trong dâychuyển chế tạo dụng cụ bán dẫn và vi điện tử Nhờ đó mà tránh được hiện tượng

dễ bị gãy ở chổ tiếp xúc mối hàn Chất lượng dụng cụ bán dẫn và vi điện tử tăng lên rất nhiều.

Uu điểm của phương pháp hàn nhôm bằng siêu âm:

s® Chúng có khả năng nối những tấm kim loại rất mỏng và những tấm rất

dày

e Han được những chỉ tiết có cạnh hình xoắn ốc phức tạp với các bản khác

© C6 thể hàn các chi tiết nhỏ bé với nhau mà không cẩn làm sạch đặc biệt

© C6 hiệu quả kinh tế cao

SV:TRAN THI THU VÂN

-31-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LÝ VĨNH BÊ

b.Gia công vật lliệu cứng bằng siêu âm:

Trước nay người ta hay dùng phương pháp gia công các vật vừa cứng vừa

dòn như(thủy tinh, hồng bảo thạch, kim cương, 46 sứ,thạch anh ) Nhưng công

việc này thường rất khó khăn vì rất khó khoan sâu các vật cứng

Ngày nay người ta dùng tia siêu âm để gia công các vật trên

Nguyên tắc họat động:

I((((((t

Tín hiệu từ máy phát dao động điện có công suất lớn tới kích thích biến

tử phát siêu âm kiểu từ giảo Sau khi qua bộ phận tập trung năng lượng cường

độ sóng siêu âm đạt được khá lớn.

Mẫu của hình định gia công được gắn chặt ở đầu thiết bị tập trung năng

lượng Dùng một bình chứa nước + hạt rất nhỏ như oxit nhôm,kim cương chochảy liên tục vào mẫu vật định gia công Dưới tác dụng của sóng siêu âm có

cường độ lớn làm cho các hạt này sinh ra hiện tượng xâm thực áp lực rất lớn do

hiện tượng xâm thực làm bể mặt vật bị phá vỡ nhanh chóng Chính vì vậy mà

việc gia công nhanh hơn và chính xác hơn.

SV:TRẦN THI THU VAN

-32-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:L Ý VĨNH BE

Một số ví du cụ thé:

* Khí khoan trên kim cương | lỗ nhỏ đường kính 0.5 mm bằng phương

pháp cơ mất khỏang | tháng Khi khoan trên kim cương | lỗ đường kính0.5mm bằng phương pháp sóng siêu âm chỉ cần mất 20-24 giờ

* Khi cưa 1 đọan bán dẫn Ge đường kính 18-20 mm mất 15-20 phút bằng

phương pháp cơ Hơn nữa vì lưỡi cưa dày nên hao phí rất nhiều mạt cưa

Do đó dẫn đến hao phí.Tuy nhiên dùng máy gia công siêu âm người tachỉ cẩn lấp 1 dao cạo mỏng 0.08 mm ở đầu bộ phận tật trung năng lượng,

thời gian cất không 3 phút mà hao phí hầu như không có

* Dựa vào nguyên lý họat động trên mà ngườu ta đã làm ra máy khoan

răng bằng siêu âm Máy khoan răng bằng siêu âm có thể làm nhiệm vụ

đắc lực giúp các bác sĩ nha khoa.

* Ngoài ra gia công bằng siêu âm còn có đóng góp to lớn cho ngành tac

tượng Khi muốn tac tượng bằng đá qúy và cứng nhiều nhà nghệ thua† đã

lao động mất 4-5 tháng trời khi sử dụng phương pháp cơ đơn giản Nhưng

khi dùng bằng tia siêu âm thì công việc chỉ mất vài chục phút

ane 11/1411/3 Gu: HH1) San AUS OANE Sit am.

a.Lam cho chất lỏng hòa tan:

Các chất lỏng:nước+mỡ,nước +ete,nước +thủy ngân, dấu hỏa +nước và

nhiều dung môi hữu cơ khác không thể hòa tan vào nhau.

Song ngành hóa học, công nghiệp thực phẩm cẩn phải chế tạo nhủ tương

của những chất ling đó

Bằng chùm tia siêu âm có công suất lớn tác dung vào các hệ chất lỏngsao cho chúng gây ra hiệu ứng kavataxi hay hiệu ứng gió âm làm cho chất lỏngdường như bị xé ra Kết quả là biên giới phân chia bị xóa bỏ các phẩn tử chất

lỏng nhỏ bé của chất lỏng này khuyếch tấn sang các phẩn tử nhỏ bé của chất

lỏng kia và ngược lại Do đó chất lỏng tạo thành dung dịch đồng nhất

b.Tăng nhanh quà trình phản ứng bằng siêu âm:

Khi tác dụng của sóng siêu âm vào trong dung dịch mà ở đó phản ứng

hóa học đang xảy ra thì có thể giúp cho phản ứng hóa học xảy ra nhanh hơn.

Sóng siêu âm đã kích thích các phân tử chất lỏng trong phản ứng hóa học tạo ranhững các phản ứng gọi là trung tâm kích họat Nhờ trung tâm kích họat này

mà phản ứng hóa học xảy ra nhanh hơn.

Sóng siêu âm có tác dụng đối với 2 loại phản ứng chính sau:

Các phản ứng hóa học không thể xảy ra được khi chưa có tác dụng của

sóng siêu âm Tác dụng của sóng siêu âm là tạo ra trung tâm kích họat, nó đóng

SV:TRAN THI THU VAN

-33-Sáng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

vai trò như chất xúc tác trong phản ứng hóa học Nay là chất xúc tác đặc biệt vì

nó tạo ra chất xúc tác thực trong phản ứng hóa học

Các phản ứng hòa học xảy ra rất chậm do có tác dụng của sóng siêu âm

mà phản ứng xảy ra nhanh hơn Trong trường hợp này sóng siêu âm làm tăng

mật độ trung tâm kích hoat phản ứng.

Nhờ những ứng dụng đó mà sóng siêu âm ngày càng được sử dụng nhiều

trong ngành công nghiệp hóa học để tăng nhanh quá trình polymer hóa, phá

trùng hợp ,oxy hóa, oxy hóa khử, quá trình kết tủa ,đông đặc hóa nhủ tương

Một vài ví dụ:

Trong công ngiệp hóa dược sóng siêu âm đã có những đóng góp lớn như:Trước nay muốn chế tạo cốn thuốc valein+ ngải cứu qui trình hóa dược

thông thường là 7 ngày đêm, song nhờ vào sóng siêu âm thì mất nữa gid.

Khi chế tạo các thuốc viên từ các nguyên liệu rấn như cây, vỏ hạt, quả

bằng cách nghiền cơ học rất mất thời gian mà lại tốn kém Muốn chế tạo thuốc

dưới dạng cao lỏng lại phải cô đặc rất phức tạp Bằng sóng siêu âm có công suất

lớn người ta thấy rằng các qui trình đó vừa nhanh vừa đảm bảo rút hết họat chất

trong dược liệu.

4 Sấy ấy khô bằng siêu âm:

Trong kỉ thuật sấy khô các vật liệu là một trong những khâu phổ biến

Phương pháp sấy khô thường được sử dụng là sấy nóng.

Nguyên tấc:dùng ludng không khí nóng làm bay hơicác hạt nước nhỏ và

hơi nước thấm sâu trong vật liệu

Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhiều nhược điểm:

= Có nhiều vật liệu ,vật phẩm khi sấy khô ở nhiệt độ cao có thể làm thay

đổi tính chất vật lý hoá hoc của chúng.

* Say khô bằng nhiệt mất khá nhiều thời gian

* Có nhiều loại vật liệu để bị oxi hoá ở nhiệt cao nên không thể dùng

phương pháp sất khô bằng nhiệt được

Để khắc phục những nhược điểm trên thì phương pháp sấy khô bằng siêu

âm có lợi hơn nhiều

Nguyên tắc:

Dưới tác dụng của chùm sóng có cường độ lớn các hạt môi trường sẽ thựchiện dao động với biên độ khá lớn Chúng tác dung lên bể mặt vật liệu làm chocác phân tử ở đây cũng dao động theo với biên độ đủ lớn Do tác dung của các

dao động này làm cho các liên kết yếu(hơi nước , hơi ẩm với bể mặt vật liệu)sẽ

bị phá vỡ và hơi nước và hơi ẩm thoát ra ngoài để dàng.

SV:TRAN THI THU VAN

-34-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

Trường hợp hơi ẩm thấm sâu trong bề mặt vật liệu:

Dưới tác dụng của sóng siêu âm có cường độ đủ lớn làm cho các phân tửcấu tạo nên vật liệu dao động với biên 46 khá lớn Do đó các phân tử nước thấm

sâu vào vật liệu cũng đao động theovà chúng thoát ra ngoài để dàng.

Sấy khô bằng siêu âm có những ưu điểm:

Hiệu suất cao rút ngấn thời gian

Ví dụ:* Với Silicagen có độ ẩm 25% sau khi sấy khô bằng chùm tia siêu âm có

cường độ 152Db trong 15 phút thi vật liệu khô hoàn toàn.

Trong khi đó dùng phương pháp nhiệt sấy khô với 92°C trong 15 phút thì

độ ẩm vẫn còn từ 10-15%

* Đối với | số đơn tinh thé bằng chùm tia siêu âm có cường độ thích hợp

trong thời gian 15-20 phút thì độ ẩm còn lại chỉ 0.03-0.05%

trong khi đó dùng phương pháp sấy khô nhiệt thì với thời gian 1-2 giờ độ ẩm

cũng còn từ 0.05-0.08%.

Phương pháp sấy khô bằng siêu âm là phương pháp lạnh.

5 Phép phân tích siêu âm thanh:

Vấn để lớn đặt ra trong quá trình sản xuất phải kiểm tra các thành phẩn

hợp chất 1 cách chính xác, nhanh chóng mà kông đòi hỏi phải dừng dây chuyểnsản xuất lại

Có nhiều phương pháp được sử dụng:phân tích quang phổ, hoá học.

Tuy nhiên phép phân tích trên đòi hỏi phải tiếp xúc trực tiếp với môi

trường kỉ thuật có thể độc hại , dé cháy ,để nổ do đó không an toàn cho người

nhân viên thí nghiệm.

Dùng phương pháp phân tích bằng siêu âm sẽ khấc phục được những

nhược điểm trên vì nó có những ưu điểm sau:

Không đòi hỏi phải trực tiếp tiếp xúc với môi trường ki thuật cắn kiểm tra

hay điểu khiển quá rùnh xảy ra Do đó phương pháp này được dùng vào việc kiểm tra các quá trình dể cháy nổ,các môi trường axit, bazơ

Các thông số đo đạt và điểu khiển, kiểm tra bằng phương pháp siêu âm được biến đổi thành tín hiệu điện Do đó dé dang phối hợp với quá trình điểu

khiển tự động và dây chuyển sản xuất.

Phương pháp phân tích bằng siêu âm cho biết cấu trúc phân tử của môitrường do biết vận tốc truyền và hệ số hấp thụ sóng siêu âm liên qua đến cấutrúc của môi trường.

Có thể xác định được néng độ các thành phan hợp chất trong quá trình

phản ứng bất kỳ thời điểm nào bằng cách dùng đường cong lấy mẩu ban đầu để

so sánh.

SV:TRAN THI THU VAN

-35-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

Trong trường hợp muốn kiểm tra mức chất lỏng trong các bình kín(như

mức axit trong bình, mức các dung dịch hóa học rất độc, cá dung dịch ở nhiệt độ

cao ấp suất cao ) Để đo mức chất lỏng tronh bình kín, người ta có 2 cách:

" Đo trực tiếp chiều cao chất lỏng

* Đo khoảng trống còn lại trong bình chứa.

Binh dung

chất lỏng

Tín hiệu từ máy phát xung đồng bộ dùng để diéu khiển sự hoạt động của

đồng bộ của hệ bao gồm:

Máy phát xung điện cao tan để kích thích biến tử phát siêu âm.

Máy phát tín hiệu chuan đánh dấu thời gian

Nguyên tắc hoạt động:

Tín hiệu từ máy phát xung điện cao tan qua bộ chuyển mạch ở chế độphát sẽ tới kích thích biến tử phát siêu âm Tin hiệu siêu âm phát ra truyền vàochất lỏng, tới mặt thoáng sẽ phan xạ trở lại tới chính biến tử đó và chúng biến

đổi thành tín hiệu điện Tín hiệu này được đưa trở lại bộ chuyển mạch lúc này

đã trỡ sang chế độ thu Sau khi được khuyếch đại đủ lớn, tín hiệu sẽ được đưa

đến bộ phận chỉ thị Mặt khác tín hiệu xung đồng bộ diéu khiển máy phát tín

hiệu chuẩn thời gian phát ra day xung cách đều nhau Dựa vào tín biệu chuẩn

thời gian cho phép xác định thời gian truyền chính xác của xung siêu âm trong

SV:TRẦN THI THU VAN

-36-Sóng siêu âm và đặc trưng GVHD:LY VĨNH BE

chất lỏng Biết vận tốc truyền sóng siêu âm ta sé xác định chính xác độ cao cột

chất lỏng.

6.Sóng siêu âm,người canh gác cẩn mật:

Trước đây người ta thường dùng tia hồng ngoại để giữ

Nguyên lý làm việc:

Trên các đường của khu vực nguy hiểm hay không cho phép bất kỳ ai

vào sẽ đặt nguồn ánh sáng hồng ngoậi O đầu kia đặt máy thu hồng ngoai(nhy

neon mang điện hồng ngoại hay nhiệt ngẫu hồng ngoại), máy khuyếch đại điện

tử ,rơle tự động Khi không có người thì rơle không tác động bất thường.

Khi có người vào khu vực cấm tia hồng bgoai sẽ bị chấn Máy thu không

thu được Role nhảy và phát ra tín hệu cảnh báo Tia hồng ngoại không bị người

phát hiện nên giữ được bí mật.

Tuy nhiên dùng phương pháp này cũng có nhược điểm:nếu có nguồn

nhiệt tạm thời gắn tia hồng ngoại hay sức nóng chỉ bằng que diém cũng làm cho

hệ thống sai sót rỏ rệt

Vì vậy người ta đùng sóng siêu âm thay thế, nguyên lý làm việc cũng gắn

giống như tia hổng ngoại Khi canh giữ nó có thể giám sát mọi hoạt động trongphòng Ta chỉ cần đặt trong phòng máy siêu âm phát ra theo mọi hướng Nếu tất

cả đồ vật trong phòng vẫn nằm im ở vị trí của nó thì các tín hiệu phản xạ từ các

đổ vật có tin số giống nhau Nếu vật nào đó đi chuyển thì tín hiệu phản xạ từ

các đồ vật đó sẽ thay đổi Từ phòng kia có đặt 1 máy thu siêu âm thật nhạy sẽ

phát hiện ra vật di chuyển.

Ngày nay có thể đùng sóng siêu âm để canh giữ phòng rộng trên

1000 m”,nhá máy,nhà kho.

7.Đùng sóng siêu âm làm sạch không khí:

Vấn để làm sạch không khí ở những vùng có nhiều nhà máy là vấn để

quan trọng Bụi và những hạt bẩn nhỏ lẩn trong khói nhà máy rất có hại cho sức

khỏe của cư dân thành phố, cũng như súc vật và cây cối Ngoài ra việc thu hồi

những sản phẩm lẩn trong khói nhà máy còn có tắm quan trọng về mặt kinh tế.

Dùng sóng siêu âm vào việc này rất có hiệu quả vì sóng siêu âm có tác

dụng làm vón rất mạnh Sự làm vón siêu âm là gì?

Người ta đã chứng minh rằng:khi sóng siêu âm truyền qua hạt khói hay

sương mù thì có những lực hút xuất hiện Hiện tượng này tương tự như tác dụng

hút xuất hiện khi có luồng gió mạnh thổi qua khỏang giữa 2 tờ giấy đặt gắn

nhau.

Có thể giải thích hiện tượng như sau:

SV:TRẦN THỊ THU VÂN