Con người và các loài động vật đều có khả năng nghe âm thanh ở các tần số khác nhau. Hiểu rõ về công nghệ sóng siêu âm và ứng dụng thực tế của nó sẽ mang đến những kiến thức hữu ích về lĩnh vực này.
Ứng dụng sóng siêu âm trong kiểm soát và điều hướng
Sonar, một công nghệ dựa trên sóng âm và siêu âm, đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hàng hải. Bằng cách phát ra các xung âm hoặc sóng siêu âm và đo thời gian cho đến khi sóng phản xạ quay trở lại nguồn, chúng ta có thể xác định vị trí và theo dõi chuyển động của các vật thể. Kỹ thuật này đã được áp dụng trong việc xác định vị trí tàu ngầm trên biển, xác định vị trí mìn nổ dưới mặt nước và ngay cả cho việc xác định vị trí và theo dõi các tàu thuyền khác. Điều hạn chế của công nghệ này là khoảng cách sử dụng bị giới hạn bởi độ dốc nhiệt độ trong nước. Tuy nhiên, sóng siêu âm có một ưu điểm so với sóng âm là do tần số cao hơn, sóng siêu âm có thể truyền đi xa hơn với ít nhiễu xạ hơn.
Các hiệu ứng Doppler
Hiệu ứng Doppler, trong đó tần số sóng siêu âm thay đổi khi phản xạ từ một vật thể đang di chuyển, cũng được sử dụng trong các ứng dụng sóng siêu âm. Nếu vật thể di chuyển về phía nguồn, tần số sóng phản xạ tăng lên, và ngược lại, nếu vật thể di chuyển ra xa nguồn, tần số sóng phản xạ giảm đi. Thay đổi tần số này có thể được sử dụng để xác định vận tốc của vật thể di chuyển. Công nghệ sóng siêu âm cũng có thể được sử dụng để đo tốc độ di chuyển của các phương tiện như ô tô hoặc tàu ngầm. Điều này có thể được thực hiện bằng cách theo dõi sự thay đổi tần số sóng siêu âm phản xạ từ chướng ngại vật di chuyển. Một ứng dụng quan trọng khác của sóng siêu âm là trong việc đo lưu lượng, đếm và phân loại các mặt hàng trên dây chuyền lắp ráp.
Kiểm tra vật liệu
Công nghệ kiểm tra không phá hủy sử dụng sóng siêu âm để thu thập thông tin về tính toàn vẹn của các cấu trúc cơ học. Các sóng siêu âm bị phản xạ khi gặp sự khác biệt về trở kháng của vật liệu, từ đó có thể xác định lỗi, lỗ, vết nứt hay hiện tượng ăn mòn trong vật liệu. Phương pháp này cũng được sử dụng để kiểm tra mối hàn, đánh giá chất lượng bê tông và giám sát mỏi kim loại. Sóng siêu âm cũng được sử dụng để thăm dò sâu hơn trong kim loại so với các dạng bức xạ khác. Điều này đã đưa vào sử dụng kiểm tra tại chỗ các cấu trúc bên trong lò phản ứng hạt nhân.
Các ứng dụng cường độ cao
Công nghệ sóng siêu âm cường độ cao đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực quan trọng. Phương pháp làm sạch bằng sóng siêu âm là một trong những ứng dụng phổ biến nhất. Các rung động siêu âm trong chất lỏng tạo ra sự hỗn loạn và làm sạch các đối tượng được đặt trong bể chất lỏng. Công nghệ này được áp dụng rộng rãi trong việc làm sạch đồ trang sức, răng giả, dụng cụ phẫu thuật và chi tiết máy móc nhỏ. Sóng siêu âm cũng được sử dụng để làm sạch bể rửa trong các dây chuyền lắp ráp và ngành công nghiệp. Ngoài ra, sóng siêu âm cường độ cao còn được sử dụng trong gia công và hàn vật liệu, với khả năng làm sạch bề mặt và tạo điều kiện hàn tốt hơn.
Sử dụng hóa chất và điện
Siêu âm không chỉ có ứng dụng trong lĩnh vực vật lí, mà còn trong lĩnh vực hóa học và điện tử. Các hiệu ứng hóa học của sóng siêu âm là kết quả của sự phóng điện và tạo khoang. Công nghệ này đã được sử dụng như một chất xúc tác trong nhiều phản ứng hóa học khác nhau, từ quá trình oxy hóa, khử, trùng hợp và tách phân tử. Sự sử dụng sóng siêu âm giúp gia tăng tốc độ phản ứng, giảm nhiệt độ hoặc tăng cường hiệu quả của phản ứng.
Các đường trễ siêu âm là một lớp vật liệu áp điện mỏng được sử dụng để tạo ra độ trễ ngắn và chính xác trong tín hiệu điện. Điện tín hiệu tạo ra dao động cơ học trong tinh thể áp điện và được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu điện. Công nghệ này được sử dụng trong các mạch thời gian điện tử nhanh.
Như vậy, công nghệ sóng siêu âm có nhiều ứng dụng trong đời sống hàng ngày và các lĩnh vực công nghiệp. Hiểu rõ về công nghệ này mang lại những lợi ích to lớn cho con người và xã hội.
