Cảm biến siêu âm là gì? Đặc điểm| Cấu tạo| Ứng dụng

Thiết bị cảm biến siêu âm được sử dụng cho nhiều ứng dụng, mục đích khác nhau như đo đạc khoảng cách, chẩn đoán hình ảnh, đo mức nước,.. Chúng mang đến các chỉ số chính xác gần như tuyệt đối cho người sử dụng. Hôm nay hãy cùng CtiSupply tìm hiểu xem thử thiết bị cảm biến này là gì? Những nguyên lý hoạt động, ứng dụng phổ biến của cảm biến siêu âm trong đời sống con người trong bài viết sau đây.

Nội dung chính

Cảm biến siêu âm là gì?

Siêu âm là một loại âm thanh có tần số rung động cao hơn mức mà tai con người có thể nghe thấy được. Trung bình thì những sóng siêu âm có tần số từ 20kHz trở lên.

Cảm biến siêu âm được biết đến là một thiết bị cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý của sóng siêu âm. Cũng như những loại cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ thì thiết bị cảm biến siêu âm sử dụng nhằm mục đích đo đạc khoảng cách hoặc vận tốc.

Ưu và nhược điểm

Ưu điểm:

Có thể dễ dàng đo đạc được khoảng cách đến vật thể mà không cần tiếp xúc với chúng.
Là một dạng sóng âm thanh tần số cao nên độ nhạy rất tốt, thời gian đáp ứng và cho kết quả nhanh chóng
Độ chính xác mang đến cho các kết quả gần như là tuyệt đối, mức sai số chỉ tầm 0.15% với những khoảng cách ngắn từ 2m trở lại

Nhược điểm:

Là thiết bị cảm biến chịu ảnh hưởng bởi những tác động của áp suất và nhiệt độ. Chỉ hoạt động tốt trong mức nhiệt độ từ 60 độ C trở xuống, mức áp suất từ 1 bar trở lại
Dùng cảm biến siêu âm đo đạc mức chất lỏng sẽ có giá thành cao hơn nhiều so với các thiết bị cảm biến đo đạc khác
Sẽ xuất hiện tình trạng nhiễu tín hiệu nếu không lắp đặt đúng hướng dẫn của nhà sản xuất thiết bị cảm biến

Cấu tạo của thiết bị cảm biến siêu âm gồm những gì?

Thiết bị cảm biến siêu âm sẽ có nhiều thiết kế khác nhau do có sự khác biệt ở phần đầu dò như là loại đầu dò thẳng (sóng dọc), đầu dò sóng bề mặt, đầu dò sóng ngang, đầu dò kép. Tuy nhiên tất cả đều sẽ có cấu tạo chung bao gồm các phần như:

Bộ phát: hoạt động bằng cách sử dụng máy rung để tạo ra những sóng siêu âm truyền vào không khí
Bộ thu: hình thành những rung động tương thích với sóng siêu âm để chuyển đổi thành năng lượng điện ở đầu ra
Điều khiển: bộ phận sử dụng những mạch điện tích hợp để điều khiển sự truyền sóng siêu âm ở bộ phát. Từ đó sẽ đánh giá được khả năng nhận tín hiệu, kích thước bộ thu
Nguồn điện DC: cung cấp năng lượng để thiết bị cảm biến hoạt động thông qua mạch ổn áp

Nguyên lý hoạt động

Bộ cảm biến siêu âm sẽ phát ra những sóng siêu âm, và khi những sóng này tiếp xúc với vật cản là nước, chất lỏng, chất rắn,.. thì sẽ phát ra tín hiệu xung truyền ngược về cảm biến. Sau đó thiết bị cảm biến sẽ căn cứ vào tín hiệu để phân tích và chuyển đổi thành tín hiệu analog 4mA – 20mA hoặc 0 – 10V giúp cho con người biết được khoảng cách từ cảm biến đến vật cản là bao nhiêu.

Ứng dụng trong đời sống hiện nay

Sử dụng cảm biến siêu âm gắn lên những thiết bị vận tải ở đầu và đuôi xe để phát hiện vật cản, đo khoảng cách
Sử dụng để phát hiện những dị tật sản phẩm trong quá trình sản xuất, phát hiện những sản phẩm lỗi, bị ngã đổ trên băng chuyền,..
Đo đạc mức nguyên liệu trong bể, xác định kích thước sản phẩm sau khi sản xuất
Đo mức chất lỏng không cần tiếp xúc như dầu ăn, đường, muối, acid ăn mòn, nước trái cây,..
…

Cần lưu ý gì khi lựa chọn mua thiết bị cảm biến siêu âm?

Trước khi lựa chọn mua thiết bị cảm biến siêu âm để sử dụng thì bạn cũng cần nên lưu ý đến một số vấn đề như sau:

Mỗi sản phẩm cảm biến siêu âm sẽ có một thang đo đạc cụ thể nên cần xác định khoảng cách muốn đo trước để tăng độ chính xác, hạn chế sai số. Thường sẽ có nhiều mức khoảng cách từ vài m đến vài chục m.
Xác định vùng mù của thiết bị cảm biến siêu âm là ở đâu. Ví dụ như với sản phẩm cảm biến siêu âm SRF05 khoảng cách từ 2cm – 45cm. Thì lúc này khoảng từ 0 – 2cm chính là vùng mù của cảm biến siêu âm.
Chúng ta đều đã biết thiết bị cảm biến siêu âm sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và áp suất vậy nên cần xem xét môi trường đo đạc và quyết định xem có thích hợp để sử dụng cảm biến siêu âm hay không. Bởi nếu sử dụng cho môi trường bồn chứa có nhiệt độ, áp suất cao sẽ làm lệch hướng sóng siêu âm làm ảnh hưởng đến kết quả đo đạc.

Với những tính năng, đặc điểm và công dụng hữu ích mà các thiết bị cảm biến siêu âm mang lại nên chúng ngày càng trở nên quan trọng trong nhiều thiết bị, là cồn nghệ không thể thiếu trong đời sống. Hi vọng những thông tin chúng tôi mang đến cho bạn về thiết bị cảm biến siêu âm đã giúp bạn có thêm cho mình những kiến thức bổ ích, thú vị về thiết bị này!