bt lớn môn điện tử công nghiệp và y tế
[Type the document title] BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP VÀ Y TẾ Họ Và Tên: Lớp : MSSV: Đề tài: Tìm Hiểu Nguyên Lý Hệ Thống Siêu Âm Với Công Suất Phát P= Kw, Tần Số f= hz Dùng Biến Tử , Sử Dụng Trong . Nội Dung Đề Tài. Chương 1: Tổng Quan Về Kỹ Thuật Siêu Âm Chương 2: Cơ Sở Vật Lý Của Dao Động Siêu Âm. Chương 3: Biến Tử. Chương 4: Chọn Máy Phát. Chương 5: Giới Thiệu Thiết Bị Công Nghệ. Chương 6: Giới Thiệu Công Nghệ Rửa Sạch. Page 1 [Type the document title] Chương 1 : Tổng Quan về Kỹ Thuật Siêu Âm 1.Khái niệm chung: - Siêu âm là những dao động đàn hồi có tần số f >16 kHz, cao hơn tần số âm mà con người nghe được. Dao động siêu âm nhận được từ những nguồn phát khác nhau: -Biến đổi chuyển động của các dòng thủy khí thành dao động siêu âm. -Chuyển đổi dao động điện thành dao động siêu âm nhờ các biến tử. Hệ thống thiết bị công nghệ siêu âm bao gồm: -Nguồn phát dao động điện tử: ở dạng máy phát điện tử, bán dẫn, Thiristor… -Biến tử: Là phần tử biến đổi dao động điện thành dao động cơ trên cơ sở sử dụng hiệu ứng từ giảo hay áp điện. -Các phẩn tử truyền dao động đàn hồi từ biến tử đến mối trường sử dụng. + Nguồn biến dao động điện thành dao động siêu âm nhờ vật liệu từ giảo như Ni, Fe –Co , pherit… Biến tử từ giảo + Nguồn biến dao động điện thành dao động siêu âm nhờ vật liệu áp điện như BaTiO3. Biến tử áp điện -Hệ thống thiết bị siêu âm Page 2 Thiết bị công nghệ (máy gia công,bộ rửa,máy hàn…) Biến tử Máy phát ƒ > 16 kHz [Type the document title] Cũng như dao động âm, dao động siêu âm lan truyền dưới dạng song đàn hồi trong các môi trường khí, lỏng, rắn. Phần lớn các định luật đắc trưng cho dao động âm gần đúng với dao động siêu âm; tuy nhiên do tần số của dao động siêu âm cao hơn tần số dao động âm nên các tính chất của dao động đàn hồi có thay đổi và tác dụng của dao động siêu âm vào vật chất cũng thay đổi. 2.Ứng dụng của siêu âm - Siêu âm biên độ nhỏ (biến áp điện): dùng để kiểm tra, thăm dò, đo lường, hay trong ngành Quốc phòng. - Siêu âm biên độ lớn ( biến từ giảo): hầu hết sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp như : luyện kim, chế tạo phôi (đúc, hàn, gia công áp lực), công nghệ làm sạch, khử trùng, và dùng trong cả Quốc phòng. Chương 2 Cơ Sở Vật Lý Của Dao Động Siêu Âm . A. Khái niệm * Cơ sở vật lý Cơ sở vật lý là sự phản hồi của tia siêu âm từ các tổ chức trong cơ thể , sự phản hồi này phụ thuộc vào: - Tốc độ truyền của sóng âm trong môi trường - Trở kháng âm của môi trường - Sự hấp thụ của tổ chức - Thông số(f,λ) của sóng siêu âm và cấu trúc hình học của tổ chức * Tốc độ truyền của sóng âm: Phụ thuộc vào môi trường. Tốc độ trung bình của sóng siêu âm trong các tổ chức phần mềm λ≈ 1540m/s. Biết được vận tốc truyền, khi đo thời gian đi và về của sóng siêu âm ta có thể định vị trí rõ được bề mặt phản xạ * Trở kháng âm của môi trường và các định luật truyền âm - Trở kháng âm z: Trở kháng âm của môi trường gọi nôm na là độ vang hay độ dội của sóng âm trong môi trường Trở kháng của môi trường có vai trò quyết định với biên độ của sóng phản xạ trên mặt phân cách giữa 2 môi trường - Sự phản xạ và sự khúc xạ Âm được truyền đi theo những tia gọi là âm tia. Page 3 [Type the document title] Phản xạ và khúc xạ: Khi sóng âm truyền trong môi trường đồng nhất và đẳng hướng nó sẽ truyền theo phương thẳng; khi gặp mặt phân cách đủ lớn giữa 2 môi trường có trở kháng âm khác nhau tức là có vận tốc truyền âm khác nhau, tia âm sẽ tuân theo định luật phản xạ và khúc xạ. Một phần năng lượng của sóng âm sẽ phản xạ ngược trở lại và phần còn lại sẽ truyền tiếp vào môi trường thứ 2. Dao Động Siêu Âm là 1 dạng sóng điều hòa mang tính chất của dao động tự do và dao động cưỡng bức. B. Dao động điều hòa, dao động tự do, dao động cưỡng bức I.Dao Động Điều Hòa. Dao động điều hòa là các chuyển động dao động mà các đại lượng dặc trưng cho nó lặp đi lặp lại theo nhưng khoảng thời gian như nhau(chu kì T). - Tần số của dao động f=1/T. Quy luật của dao động điều hòa là các dao động hình sin. Đặc trưng của dao động điều hòa theo : ξ(t)= Asin (ωt+φ) Trong đó: A: Biên độ dao động. ωt+φ : pha của dao động. φ: góc pha. ω: Tần số Góc ω = =2πf. T : chu kì. f:Tần số Tốc độ của dao động (υ = ) Page 4 [Type the document title] Gia Tốc của dao động điều hòa : a = . Nhận xét: Các đại lượng ξ, υ, a khi dao động điều hòa thay đổi 1 cách chu kỳ theo thời gian t với cùng tần số nhưng lệch pha. II. Dao động tự do. Định nghĩa: Dao động tự do là dao động điều hòa của vật thể do bản thân thực hiện dưới tác dụng của lực đàn hồi và lực quán tính (dao động quanh vị trí cân bằng). Phương trình vi phân của dao động tự do. Được thiết lập dựa trên cơ sở lực đàn hồi và lực quán tính. • Lực đàn hồi: F d =x i . ξ ξ: dịch chuyển. x i : hằng số đàn hồi. • Lực quán tính:F qt =m.a=m. m: khối lượng. t: thời gian. • Phương trình vi phân của dao động tự do. F d =F qt => ξ = m. => x i . ξ - m. = 0 => + = 0 ω 0 : là tần số riêng của hệ dao động. Biểu thức của dịch chuyển : ξ(t)= Asin (ωt+φ). Thế năng của dao động : Page 5 [Type the document title] W t = . = = . Động năng của dao động : W d = = . Năng lượng toàn phần của dao động: W = W t +W d = = III. Dao động tự do tắt dần: là dao động tự do của vật thể dưới t/d của lực đàn hồi, lực quán tính, lực ma sát do đó làm biên độ dao động tắt dần. - Biểu thức của lực ma sát Fms = -r.v r là hệ số tổn hao do ma sát. Phương trình vi phân của dao động tự do tắt dần có dạng : m + r + x i . ξ = 0 +2δ + 0 . ξ = 0 Page 6 [Type the document title] ω 0 : là tần số riêng của hệ dao động. δ = : tần số suy giảm. Biểu thức đối với dịch chuyển : ξ = A. . Nhận xét : hệ dao động có tổn hao ma sát sẽ có sự suy giảm về biên độ, gia tốc, còn dao động cả về tần số. IV. dao động cưỡng bức. Là dao động gây ra do tác dụng của ngoai lực điều hòa. Biểu thức của ngoại lực điều hòa. F n = F 0 sinωt. Phương trình vi phân của dao động cưỡng bức : m + r + x i . ξ = F 0 sinωt biểu thức của ξ có dạng: ξ=A sinωt(không tổn hao) A= A- Biên độ. F- ngoại lực tác dụng. ω 0 ,ω là tần số góc riêng và tần số góc của hệ dao động. f 0 ,f là tần số riêng và tần số góc của hệ dao động. δ = δ: hệ số suy giảm. r : hệ số cản. V. Hiện tượng cộng hưởng Page 7 [Type the document title] là hiện tượng khi tần số của ngoai lực tác dụng bằng tần số riêng của hệ dao động. Khi f = f 0 thì biên độ dao động tăng đột ngột. δ 1 < δ 2 < δ 3 < δ 4 A max khi f = f 0. Biên độ cộng hưởng A max = = Trong đó: r = δ.2m; ω0 = 2πf 0 VI. Hệ số phẩm chất và hệ số tổn hao. 1. Hệ số phẩm chất đặc trưng cho sự tăng biên độ dịch chuyển của hệ dao động, tăng tốc độ, tăng lực khi hệ dao động công hưởng là tỷ số giữa công suất phản kháng và công suất tổn hao. Q = = 2. Hệ số tổn hao: ξ= . Nhận xét: Tốn hao trong môi trường phu thuộc tính chất cơ lý, cấu trúc môi trường, tần số dao động. VII. Trở kháng dao động của hệ dao động. Page 8 [Type the document title] Z = F o biên độ lực. V 0 biên độ tốc độ. = I 0 (R+X). I = Nhận xét : hệ dao động coi là cứng khí trở kháng cơ học lớn(Z rất lớn) và v rất nhỏ. + hệ dao động coi là mềm khi Z nhỏ và v lớn. + ở thời điểm cộng hưởng ω = ω 0 (f = f 0 ) thì Z min = r C. Sóng âm và Siêu âm. 1.Khái niệm : Là quá trình lan truyền song đàn hồi ở tần số âm và siêu âm, tạo nên sóng âm và siêu âm. λ - gọi là bước song. λ = C.T = C - Tốc độ truyền song. T - Chu Kì. F - Tần số. f < 16000 HZ âm. f ( 16000 – 20000 HZ) Siêu âm Page 9 [Type the document title] f > 10 8 Âm siêu cao Các loại sóng đàn hồi: 1.tùy thuộc vào môi trường đàn hồi. +sóng dọc áp suất (kéo nén) +sóng trượt áp suất τ (sự trượt) +sóng phẳng nguồn phát là mặt phẳng. +sóng trụ: nguồn phát là mặt trụ. +sóng cầu: nguồn phát là mặt cầu. 2.Công dụng -sóng dọc truyền: - sóng vừa dọc vừa ngang : . - sóng ngang: - sóng uốn: Page 10 . [Type the document title] BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP VÀ Y TẾ Họ Và Tên: Lớp : MSSV: Đề tài: Tìm