Ultrasonic là gì? Cảm biến sóng siêu âm là gì?

Những thiết bị linh kiện Ultrasonic Sensor đang ngày càng cho thấy được vai trò và tầm quan trọng của mình trong đời sống, các hoạt động sản xuất công nghiệp hiện nay nhờ các ứng dụng tuyệt vời mà chúng mang đến. Cùng CtiSupply hôm nay tìm hiểu về khái niệm Ultrasonic là gì, cảm biến sóng siêu âm là gì và những thông tin chi tiết của thiết bị này trong bài viết sau.

Tìm hiểu Ultrasonic là gì? Cảm biến sóng siêu âm là gì?

Ultrasonic là gì? Ultrasonic hay còn được biết đến chính là sóng siêu âm. Chúng được định nghĩa là những âm thanh mà con người không thể nghe được vì có mức tần số vượt quá 20kHz. Hiện nay, những sóng âm không nghe thấy được cũng được gọi là sóng siêu âm.

Cảm biến siêu âm (Ultrasonic Sensor) là một trong những thiết bị có thể đo khoảng cách của các vật thể thông qua việc phát ra một bước sóng siêu âm và chuyển đổi các âm thanh phản xạ trở thành tín hiệu điện.

Hiện nay cảm biến siêu âm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống và đóng một vai trò vô cùng quan trọng các ngành như là công nghiệp, y tế,… Hầu hết các loại cảm biến siêu âm hiện đều áp dụng nguyên lý phát và nhận khi đã biết được vận tốc và thời gian. Từ đó dễ dàng tính được quãng đường mà sóng đã phát đi và nhận lại. Nhờ đó mà bộ xử lý tín hiệu sẽ cho ra các tín hiệu Analog hoặc Relay đối với loại đo cảm biến ON/OFF.

Cấu tạo của Ultrasonic Sensor

Ultrasonic là gì, cấu tạo của 1 Ultrasonic Sensor gồm những phần nào? Cảm biến siêu âm sẽ gồm có 3 thành phần chính đó là: Bộ phát (sẽ truyền đi các tín hiệu sóng âm), bộ thu (sẽ thu nguồn âm thanh sau khi được truyền đến) và bộ xử lý sóng âm.

Bộ xử lý sóng sẽ được tích hợp bên trong cảm biến. Ngay sau khi nhận được tín hiệu phản hồi đưa về, bộ xử lý này sẽ bắt đầu tiến hành phân tích, tính toán để đưa ra thông tin khoảng cách giữa các điểm phát sóng và điểm sóng chạm vào vật thể dựa vào khoảng thời gian sóng phát đến vật thể và vận tốc truyền đi của sóng siêu âm.

Cuối cùng những thông tin này sẽ được chuyển hóa thành tín hiệu Analog và truyền về một mạch đọc tín hiệu, chúng thực hiện chuyển hóa thành tín hiệu logic và hiển thị các thông tin để người sử dụng đọc được.

Nguyên lý hoạt động

Trong bài viết chủ đề Ultrasonic là gì, cảm biến siêu âm là gì do CtiSupply mang đến hôm nay cũng sẽ giúp thiệu đến mọi người nguyên lý hoạt động của loại cảm biến này như sau:

• Cảm biến siêu âm hoạt động bằng cách sử dụng một bộ chuyển đổi để gửi và nhận các xung siêu âm từ đó chuyển tiếp thông tin về độ xa gần của vật thể.
• Thiết bị cảm biến này sẽ hoạt động bằng cách phát ra những sóng âm thanh ở tần số cao hơn so phạm vi nghe thấy của con người. Đầu dò của cảm biến lúc này sẽ hoạt động như một micro, tiến hành nhận và gửi âm thanh siêu âm đi ra ngoài. Ngoài ra, bộ phận cảm biến siêu âm còn có thể xác định khoảng cách đến mục tiêu bằng cách đo thời gian giữa quá trình gửi và nhận xung siêu âm.

Nguyên lý hoạt động của mô-đun cảm biến siêu âm này rất đơn giản. Chúng sẽ gửi một xung siêu âm ra ngoài với tần số khoảng 40kHz truyền trong không khí và nếu phát hiện chướng ngại vật hoặc vật thể, nó sẽ phản xạ các xung siêu âm này trở lại cảm biến.

Công thức để tính khoảng cách như sau: D = T x C

Trong đó:

• D là khoảng cách.
• T là thời gian.
• C là tốc độ âm thanh. Với tốc độ âm thanh C tương đương 343m/s.

Phân loại

Có 2 loại cảm biến siêu âm thường được sử dụng nhất hiện nay đó là: Cảm biến tiệm cận và cảm biến mức:

• Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensors): Thường được tìm thấy trong những công nghệ đỗ xe ô tô tự động hay hệ thống an toàn chống va chạm. Proximity Sensors cũng được dùng trong một số hệ thống phát hiện chướng ngại vật ở trên robot, hay một số loại máy móc trong dây chuyền sản xuất tại các nhà máy công nghiệp
• Cảm biến mức (Level Sensors):  Chúng được dùng để phát hiện, giám sát và điều chỉnh các mức chất lỏng có trong các thùng chứa kín. Ví dụ như là những thùng hóa chất có trong các nhà máy.

Ứng dụng

Proximity là gì, cảm biến siêu âm có ứng dụng như thế nào trong đời sống hiện nay?

Proximity switches: là một trong những loại đo cảm biến ON/OFF ứng dụng nguyên lý siêu âm, với bộ thu phát đều được tích hợp bên trong thiết bị cảm biến. Sóng siêu âm sẽ phát ra các phản xạ trực tiếp từ vật thể đo đạc được đến bộ thu. Chúng được sử dụng chủ yếu để phát hiện những vật thể và có chức năng hoạt động giống cảm biến tiệm cận nhưng cho khoảng cách phát hiện vật thể xa hơn. Khoảng cách phát hiện sẽ từ vài mm đến tối đa 5m và thường được ứng dụng cho những công việc như là đếm sản phẩm, phát hiện vật cản, phát hiện nguồn nước,… Từ đó chúng sẽ giúp giảm thiểu tối đa các mức độ nguy cơ, hư hại cho dây chuyền sản xuất.

Ranging Measurement: Được sử dụng để tính toán khoảng cách chính xác của một đối tượng di chuyển đến và đi. Từ đó có thể dễ dàng đo đạc được khoảng thời gian giữa các cụm phát và phản xạ của sóng siêu âm. Với những thay đổi khoảng cách liên tục cũng sẽ được tính toán và xuất ra thành các tín hiệu Analog ở đầu ra. Thường Ranging Measurement được đưa vào ứng dụng trong những tank chứa và silo để đo đạc mức nước trong các tank chứa nước hoặc những loại chất lỏng khác.

Bạn cần cung cấp các thiết bị cảm biến có thể liên hệ CTISUPPLY – Đơn vị phân phối các sản phẩm cảm biến Balluff bởi chúng tôi là đại lý Balluff Vietnam. Liên hệ ngay để được hỗ trợ tìm kiếm và gửi báo giá nhanh nhất.

Hi vọng qua bài viết tìm hiểu về Ultrasonic là gì, cảm biến sóng siêu âm là gì do CtiSupply mang đến đã giúp bạn hiểu rõ hơn về thiết bị cảm biến này từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động hay ứng dụng trong thực tiễn.