Sóng siêu âm là gì? Có tần số bao nhiêu? Sóng hại không?

Sóng siêu âm là loại sóng có sẵn trong tự nhiên nhưng việc tìm ra chúng lại mang đến những lợi ích đáng kể dành cho con người. Cho đến nay, loại sóng này đã được ứng dụng phổ biến trong các lĩnh vực như: Y học, làm sạch, quân sự,… Vậy sóng siêu âm là gì và chúng có đặc điểm gì để có thể ứng dụng trong các ngành trên?

Sóng siêu âm là gì? Có tần số bao nhiêu?

Siêu âm hay sóng siêu âm, có nguồn gốc từ những từ tiếng Latinh “ ultra ” có nghĩa là vượt ra ngoài và “ sonic ”, nghĩa là âm thanh. Đây là một thuật ngữ dùng để miêu tả những sóng âm thanh rung động nhanh hơn mức tai người hoàn toàn có thể phát hiện được .

Siêu âm có tần số cụ thể hoặc số lần dao động trong một giây. Con người có thể phát hiện âm thanh trong dải tần từ 20Hz đến 20 KHz. Tuy nhiên, dải tần số thường được sử dụng trong phát hiện siêu âm là 100 KHz đến 50MHz. Vận tốc của siêu âm tại một thời điểm và nhiệt độ cụ thể là không đổi trong một môi trường. Chúng được thể hiện theo công thức dưới đây:

W = C / F (hoặc) W = CT

Trong đó :

• W = Chiều dài sóng
• C = Vận tốc của âm thanh trong môi trường
• F = Tần số của sóng
• T = Khoảng thời gian

Sóng siêu âm được phát ra như thế nào?

Sóng siêu âm được tạo ra bằng tự nhiên hoặc nhân tạo. Trên thực tế, cá voi, dơi, cá heo là các loài động vật có khả năng tạo ra sóng siêu âm. Chúng sử dụng siêu âm để tìm đường đi, nhận biết các vật cản đường để tránh va chạm hoặc để tìm kiếm đồng loại hay đi săn mồi. Con người cũng có thể tạo ra sóng siêu âm nhờ các thiết bị nhân tạo như: Tinh thể áp điện trong loa, đầu phát siêu âm trong các bể rửa siêu âm,…

Trong hầu hết những ứng dụng thương mại, sóng âm được tạo ra bởi một bộ chuyển đổi gồm có một tinh thể áp điện có tính năng quy đổi nguồn năng lượng điện ( dòng điện ) thành nguồn năng lượng cơ học ( sóng âm thanh ). Các sóng âm thanh này được phản xạ và trở lại đầu dò dưới dạng tiếng vang và được quy đổi trở lại thành tín hiệu điện bởi cùng một đầu dò hoặc bởi một đầu dò riêng không liên quan gì đến nhau .
Ngoài ra, hoàn toàn có thể tạo ra sóng siêu âm bằng cách từ hóa ( từ magneto, có nghĩa là từ tính và strict, nghĩa là vẽ cùng nhau. ) Trong trường hợp này, một nguyên tố sắt hoặc niken bị từ hóa để biến hóa kích cỡ của nó, do đó tạo ra sóng siêu âm. Siêu âm cũng hoàn toàn có thể được tạo ra bởi một máy phát kiểu còi hoặc còi báo động. Trong giải pháp này, những dòng khí hoặc chất lỏng được đi qua một khoang cộng hưởng hoặc bộ phản xạ với hiệu quả là những xê dịch siêu âm đặc trưng của chất khí hoặc chất lỏng đơn cử được tạo ra .

Nguyên lý hoạt động của sóng siêu âm truyền

Siêu âm truyền đi dưới dạng hình cầu rỗng đồng tâm. Bề mặt của những quả cầu là những phân tử không khí nén, và khoảng trống giữa những quả cầu là phần lan rộng ra của những phân tử không khí mà sóng âm truyền qua. Do đó, sóng siêu âm là một loạt những nén và co và giãn trong môi trường tự nhiên xung quanh chúng. Mặc dù tất cả chúng ta thường nghĩ về siêu âm thanh như truyền trong không khí, nhưng chúng cũng hoàn toàn có thể Viral qua những phương khác .

Mỗi lượt sóng siêu âm nở và nén được gọi là một chu kỳ luân hồi. Do đó, trong vòng 1 giây, khi siêu âm triển khai xong 50 chu kỳ luân hồi tức là chúng đã thực thi 50 lần co và giãn và nén. Thuật ngữ tần số chỉ số chu kỳ luân hồi trên một đơn vị chức năng thời hạn mà sóng âm thanh giao động. Một chu kỳ luân hồi trên giây được gọi là hertz và được viết tắt là Hz. Các đơn vị chức năng khác của thang đo trong siêu âm là kilohertz ( kHz ), đại diện thay mặt cho 1.000 Hz ; và megahertz ( MHz ), đại diện thay mặt cho 1.000.000 Hz hoặc 1.000 kHz .
Hầu hết mọi người chỉ hoàn toàn có thể phát hiện những tần số âm thanh nằm trong khoảng chừng 16 đến 16.000 Hz. Trong khi sóng siêu âm có tần số lớn hơn 16.000 Hz. Một số loài côn trùng nhỏ hoàn toàn có thể tạo ra siêu âm với tần số cao tới 40 kHz. Động vật nhỏ như mèo và chó nghe tần số lên đến 30 kHz ; và dơi được biết là hoàn toàn có thể phát hiện tần số lên đến 100 kHz .

Siêu âm gây ra nén và co và giãn của những phân tử trong môi trường tự nhiên xung quanh nó khi nó truyền được gọi là sóng dọc. Khoảng cách từ lần nén này đến lần nén tiếp theo được gọi là bước sóng. Mặt khác, siêu âm có bước sóng ngắn có xu thế bị nhiễu xạ hoặc tán xạ bởi những vật thể có size tương tự với chúng .
Vận tốc truyền của siêu âm thu được bằng cách nhân tần số của siêu âm với bước sóng của nó. Do đó, nếu biết bước sóng và tần số của sóng âm trong một thiên nhiên và môi trường nhất định, thì tốc độ của nó cũng hoàn toàn có thể được thống kê giám sát. Vận tốc âm thanh trong nhiều loại vật tư khác nhau được bộc lộ trong Bảng 1 .
Vì sóng siêu âm có khuynh hướng tần số rất cao, nên nó cũng có bước sóng rất ngắn. Kết quả là, sóng âm hoàn toàn có thể được quy tụ trong chùm tia thẳng, hẹp .

Ứng dụng của sóng siêu âm trong cuộc sống

Sóng siêu âm đang được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau nhưng những nhà nghiên cứu cho rằng, số lượng giới hạn ứng dụng của chúng vẫn hoàn toàn có thể liên tục lan rộng ra .

Sử dụng sóng siêu âm đuổi chuột, diệt côn trùng

Như đã đề cập ở trên, siêu âm là loại sóng có tần số cao hơn những gì tai người hoàn toàn có thể nghe thấy, nhưng những loài xâm nhập hoàn toàn có thể phát hiện ra chúng. Chính thế cho nên, sóng siêu âm đã được sử dụng để xua đuổi chuột và những loài côn trùng nhỏ gây hại như muỗi, gián, …

Máy đuổi chuột là những thiết bị nhỏ phát ra sóng âm tần số cao mà loài động vật hoang dã này không hề thú vị. Khi thiết bị hoạt động giải trí, sự Open của siêu âm giống như chiếc khoan lớn với âm thanh chói tai, khó hoàn toàn có thể dung hoà, khiến chúng lúng túng và phải bỏ đi .

Ứng dụng của sóng siêu âm trong y học

Ứng dụng sóng siêu âm trong y học đóng vai trò quan trọng, chúng được ứng dụng đa phần trong hoạt động giải trí siêu âm, thăm khám cho người bệnh được gọi là “ siêu âm chẩn đoán ” .
Nhờ công nghệ tiên tiến siêu âm chẩn đoán, những bác sĩ hoàn toàn có thể đưa ra những Dự kiến đúng mực nhất về thực trạng bệnh cũng như sự tăng trưởng của thai nhi. Các yếu tố thường được theo dõi bởi siêu âm gồm có :

• Bọng đái
• Não (ở trẻ sơ sinh)
• Mắt
• Túi mật
• Thận
• Gan
• Buồng trứng
• Tuyến tụy
• Lách
• Tuyến giáp
• Tinh hoàn
• Tử cung
• Mạch máu

Để bảo vệ hình ảnh thu được từ việc siêu âm là đúng mực, trước khi thực thi siêu âm hình ảnh, bác sĩ thường nhu yếu người bệnh cởi bỏ quần áo ở khu vực cần siêu âm trên khung hình. Một loại gel chuyên sử dụng sẽ được xoa lên da nhằm mục đích ngăn cản ma sát để hoàn toàn có thể cọ xát đầu dò siêu âm trên da .

Bộ chuyển đổi gửi sóng âm tần số cao qua cơ thể. Sóng dội lại khi chúng va vào một vật thể dày đặc, chẳng hạn như một cơ quan hoặc xương. Những tiếng vang đó sau đó được phản xạ trở lại máy tính và tạo thành một tấm hình tái hiện chi tiết nhất về các vấn đề bên trong cơ thể.

Riêng với kiểm tra túi mật, gan, tuyến tụy hoặc lá lách, người bệnh hoàn toàn có thể được nhu yếu ăn một bữa ăn không có chất béo vào buổi tối trước khi xét nghiệm và sau đó nhịn ăn cho đến khi làm thủ pháp. Nếu cơ quan cần kiểm tra là bụng, người bệnh hoàn toàn có thể được nhu yếu nhịn ăn từ 8 đến 12 tiếng .
Nhờ hiệu quả hình ảnh thu được từ siêu âm, những bác sĩ sẽ đưa ra Tóm lại về thực trạng mà khung hình đang gặp phải từ đó đưa ra những hướng dẫn điều trị thích hợp. Với thai nhi, hình ảnh siêu âm giúp Dự kiến đúng mực sự khuyết tật trên khung hình trẻ, đo lường và thống kê khối lượng của thai nhi và một số ít yếu tố khác giúp mẹ có chính sách nhà hàng tương thích .

Áp dụng sóng siêu âm trong khoa học quân sự

Trong quân sự chiến lược, đặc biệt quan trọng là trong nghành trinh thám biển, sóng siêu âm được sử dụng để phát hiện thủy hải sản, tài nguyên biển ; cảnh báo nhắc nhở chướng ngại vật trên biển như : đá ngầm, bãi ngầm, núi băng, đôi lúc, chúng cũng là công cụ để tìm kiếm những loại tàu ngầm xâm nhập phạm pháp .

Trên trong thực tiễn, ở dưới nước sóng điện từ truyền không được xa. Những ra-đa này hoạt động giải trí tốt khi ở trên mặt đất nhưng khi ở dưới nước, chúng mang lại hiệu suất cao không tốt. Do đó, sóng siêu âm được lựa chọn để sửa chữa thay thế .

Máy phun tạo sương bằng sóng siêu âm

Máy phun sương là một ứng dụng thông dụng của sóng siêu âm. Khi chúng hoạt động giải trí, nhờ những board mạch điện tử, luồng sóng được tạo ra và ảnh hưởng tác động đến những hạt nước khiến chúng bị vỡ tan, phân mảnh thành những hạt sương nhỏ. Sự Open của hơi nước dạng sương mù là giải pháp lý tưởng cho những phòng máy lạnh hoặc trong thiên nhiên và môi trường khô, độ ẩm thấp .

Sóng siêu âm trong việc làm sạch đồ dùng

Làm sạch là một ứng dụng mới của sóng siêu âm. Các thiết bị này cũng thao tác dựa trên nguyên tắc giãn – nở của siêu âm. Khi được đưa vào trong môi trường tự nhiên nước, siêu âm tác động ảnh hưởng tạo thành những bọt khí. Khi hàng triệu bọt khí cùng vỡ tung, một nguồn nguồn năng lượng cực mạnh được tạo ra, đủ sức để đánh bật những vết bẩn .

Máy rửa sóng siêu âm có thể làm việc tự động, không cần đến con người giám sát liên tục, không cần dụng cụ cọ rửa truyền thống, làm sạch một lượng lớn đồ vật trong cùng một khoảng thời gian. Bằng những ưu điểm đó, máy rửa siêu âm được ứng dụng nhiều trong ngành y tế, chế tạo đồ trang sức, làm sạch linh kiện/ chi tiết máy, rửa thực phẩm, …

Tác dụng công nghệ siêu âm xử lý khí thải

Siêu âm đã được sử dụng để kết dính, hoặc đông tụ, những hạt rắn hoặc lỏng có trong bụi, sương mù hoặc khói thành những cục lớn hơn. Kỹ thuật này được sử dụng trong một quy trình được gọi là tẩy rửa bằng sóng siêu âm, bằng cách đó những hạt vật chất được đông tụ trong những túi khí trước khi nó gây ô nhiễm bầu khí quyển. Đông tụ cũng đã được sử dụng tại những trường bay để phân tán sương mù và sương mù .

Chế biến sữa

Sóng siêu âm hoàn toàn có thể được sử dụng để phá vỡ những giọt chất béo trong sữa, để chất béo hòa vào sữa ( như nhau ). Ngoài ra, quy trình thanh trùng, vô hiệu vi trùng và vi sinh vật có hại, nhiều lúc được triển khai bằng siêu âm .

Gia công kim loại

Bằng cách gắn máy mài va đập siêu âm vào đầu dò từ tính và sử dụng chất lỏng mài mòn, những lỗ có hình dạng trong thực tiễn hoàn toàn có thể được khoan trên những vật tư cứng, giòn như cacbua vonfram hoặc đá quý. Việc cắt hoặc khoan trong thực tiễn được triển khai bằng cách cho vật tư mài mòn, thường là silic cacbua hoặc oxit nhôm, vào khu vực cắt .

Hàn kim loại

Trong hàn siêu âm, những xê dịch tần số sóng siêu âm cao được sử dụng để tạo ra những khủng hoảng bong bóng cực nhỏ trong vật hàn nóng chảy. Quá trình này vô hiệu những oxit sắt kẽm kim loại khỏi mối nối hoặc mặt phẳng được hàn, và vô hiệu nhu yếu về chất trợ dung .

Trong lĩnh vực giám sát, nghe trộm

Có thể nghe lén những cuộc trò chuyện mà không cần sử dụng micro bằng cách hướng sóng siêu âm vào hành lang cửa số của căn phòng đang được giám sát. Âm thanh trong phòng làm rung hành lang cửa số ; những rung động giọng nói tạo ra những biến hóa đặc trưng trong sóng siêu âm được phản xạ trở lại màn hình hiển thị. Một bộ chuyển đổi hoàn toàn có thể được sử dụng để quy đổi những rung động phản xạ thành tín hiệu điện hoàn toàn có thể được tái tạo thành âm thanh nghe được .

Các chương trình trò chuyện trên đài phát thanh thường sử dụng đường truyền trễ siêu âm để theo dõi và cắt bỏ những người gọi lạm dụng trước khi nhận xét của họ được phát sóng trong những chương trình trò chuyện trên đài phát thanh. Đường trễ siêu âm trả lại tín hiệu thoại giữa hai đầu dò cho đến khi nó được giám sát, sau đó nhả ra để phát sóng .

Sóng siêu âm có gây hại sức khoẻ không?

Mặc dù, sóng siêu âm mang đến nhiều quyền lợi nhưng bản thân chúng cũng tạo ra 1 số ít hạn chế, ảnh hưởng tác động trực tiếp đến con người. Các nhà khoa học đã liệt kê những ảnh hưởng tác động nổi bật của sóng siêu âm đến sức khoẻ như sau :

• Gây vô sinh cho nam giới trong 6 tháng
• Bé trai khi còn trong bụng mẹ thường xuyên tiếp xúc với sóng siêu âm có thể ảnh hưởng đến sức khoẻ sinh sản về sau
• Siêu âm cũng có thể tác động tiêu cực đến não bộ, cân nặng, chiều cao, … của thai nhi
• Theo một số nghiên cứu, sóng có khả năng làm biến dạng trường DNA, nghĩa là sẽ gây ra sự sai lệch trong chương trình di truyền
• Nếu tần số sóng âm >20KHz thì sẽ ảnh hưởng đến thính giác của con người.

Thiết bị tạo sóng siêu âm dân dụng và công nghiệp

Rõ ràng, sóng siêu âm mang đến cả những quyền lợi và xấu đi cho con người. Tuy nhiên, hiệu quả của chúng là rất lớn, thế cho nên, siêu âm vẫn được ứng dụng trong đời sống. Các thiết bị tạo sóng siêu âm cũng sinh ra và nâng cấp cải tiến không ngừng để nâng cao hiệu suất cao sử dụng .

Dù được tạo ra bằng thiết bị tạo sóng âm gia dụng hay công nghiệp, những vật dụng này cũng cần đến những đầu dò siêu âm, đi kèm với đó là bản mạch điện, linh phụ kiện, cụ thể khác .

Tuỳ theo yêu cầu thực tế của người dùng thiết bị tạo sóng siêu âm có thể tạo ra tần số thấp hay cao. Một số thiết bị siêu âm công nghiệp có thể thay đổi tần số sóng âm linh hoạt.

Để đảm bảo việc lựa chọn thiết bị tạo sóng siêu âm là phù hợp, người mua cần tìm hiểu kỹ về tần số siêu âm thích hợp với ứng dụng của mình cũng như nhờ đến sự giúp đỡ của chuyên gia.

Source: https://vh2.com.vn
Category : Điện Tử