Sóng siêu âm và những vấn đề cơ bản liên quan

Sóng siêu âm là gì? Nguồn gốc của sóng siêu âm. Tính chất. Sự hấp thu và độ xuyên sâu của siêu âm.

” Sóng siêu âm ” một khái niệm được nhắc đến nhiều kể cả trong học tập cũng như trong đời sống hằng ngày. Tuy nhiên, hầu hết mọi người đều chỉ nghe qua chứ chưa thật sự định nghĩa hoặc hiểu rõ được sóng siêu âm là gì, có tính chất như thế nào và nó được vận dụng để làm gì. 

Nhằm chia sẽ đến mọi người những kiến thức cần thiết về sóng siêu âm, Metrotech đã nghiên cứu và cho ra đời bài viết về Sóng siêu âm và những vấn đề cơ bản liên quan. Vậy hãy cùng Metrotech hiểu hơn về Sóng siêu âm qua bài viết dưới đây nhé.

SÓNG SIÊU ÂM LÀ GÌ?

Âm được định nghĩa là những dao động cơ học của vật chất trong môi trường giãn nở. Tai người có thể nghe được những sóng âm trong phạm vi giải tần từ 20-20.000Hz.

Theo đó, những âm có tần số dưới 20Hz được gọi là hạ âm, những âm có tần số trên 20.000Hz được gọi là siêu âm. Hạ âm và siêu âm là 2 vùng âm mà tai người không thể nghe được.

Thông thường, trong điều trị người ta dùng siêu âm có tần số từ 0,7-3MHz, còn trong chẩn đoán có thể dùng siêu âm với tần số lên đến trên 10MHz.

NGUỒN GỐC CỦA SÓNG SIÊU ÂM

• Trong y học, siêu âm được tao ra từ một máy tạo ra dòng điện siêu cao tần. Dòng điện siêu cao tần được tạo ra sẽ được đưa ra đầu phát và chúng sẽ tác động lên các bản thạch anh hoặc gốm đá tinh thể, sau đó các vật liệu này sẽ phát ra sóng âm có tần số bằng tần số của dòng điện.

• Sóng siêu âm cũng đươc tạo ra bằng cực hàn sonotrode, đây là một bộ phận chuyển đổi tín hiệu điện áp sử dụng thành điện áp cao tần, biến đổi thành dao động cơ học có cùng tần số.

TÍNH CHẤT CỦA SÓNG SIÊU ÂM

Sóng siêu âm có các tính chất cơ bản sau:

• Sóng siêu âm là sóng dọc ( dao động cùng chiều với chiều lan truyền sóng ). Siêu âm chỉ truyền trong môi trường giãn nở, trừ môi trường chân không. Theo đó, sóng âm sẽ tạo nên một sức ép làm thay đổi áp lực môi trường. Tại một vị trí nào đó trong môi trường, ở nửa chu kì đâu của sóng, áp lực tại đó tăng và nửa chu kì sau lại giảm gây ra hiệu ứng cơ học của siêu âm. Sự chênh lệch áp suất giữa 2 pha là rất lớn và tỉ lệ với tần số siêu âm.

• Tốc độ lan truyền của siêu âm phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ môi trường truyền âm, không phụ thuộc vào tần số. Tốc độ truyền âm trong không khí là rất thấp, vào khoảng 342m/s và trong không khí là khoảng 1540m/s.

• Chùm siêu âm có 2 vùng: trường gần và trường xa. Trường gần là các vùng. Trường gần là vùng mà các chùm tia siêu âm đi song song nhau, trường xa là vùng mà chùm tia siêu âm bị phân kì.

• Năng lượng siêu âm là động năng dao động và thế năng đàn hồi của các phần tử trong môi trường, có đơn vị là W. 

SỰ HẤP THU VÀ ĐỘ XUYÊN SÂU CỦA SIÊU ÂM

• Năng lượng của siêu âm dưới dạng cơ học, khi vào tổ chức tạo nên hiệu ứng sinh học ,khi được tổ chức hấp thu, năng lượng sẽ giảm dần theo độ sâu trong tổ chức.

• Hệ số hấp thu tỉ lệ thuận với bình phương tần số siêu âm. Nguồn siêu âm có tần số càng lớn thì năng lượng càng cao, nhưng hệ số hấp thu càng lớn thì khả năng xuyên sâu càng giảm. Đối với thực hành, độ sâu hiệu quả là độ sâu 1/2 giá trị, tức là độ sâu mà ở đó cường độ siêu âm chỉ còn 1/2 so với bạn đầu. 

• Sự phản xạ của siêu âm sinh ra ở ranh giới giữa 2 môi trường, năng lượng bị phản xạ phụ thuộc vào trị số kháng âm riêng rẽ của những môi trường khác nhau

ỨNG DỤNG CỦA SÓNG SIÊU ÂM

Kiểm tra khuyết tật cơ khí

• Sóng siêu âm được dùng để kiểm tra khuyết tật cơ khí vì nó có khả năng phát hiện những chi tiết nhỏ trong kim loại chẳng hạn như chân vịt, cánh quạt,…

• Theo đó, hoạt động của chúng là phát hiện ra những vết nứt, rỗ bên trong kim loại, sóng sẽ phản xạ không bình thường.

• Trong công nghiệp, sóng siêu âm được dùng để phát hiện chất lượng mối hàn, lỗi sản phẩm hoặc độ dày mỏng của sản phẩm.

Ứng dụng trong y tế

• Sóng siêu âm đã được ứng dụng trong ngành y tế để hỗ trợ điều trị bệnh trên cơ thể người.

• Sử dụng sóng siêu âm giúp bác sĩ phát hiện, chẩn đoán được bệnh bên trong bộ phận cơ thể và phân tích tình trạng nguy hiểm của bệnh.

• Hoạt đông của sóng siêu âm là phát hiện ra các bộ phận không giống bình thường và phát tín hiệu hồi âm phản xạ.

• Ngoài ra, sóng siêu âm còn được ứng dụng để chẩn đoán tình trạng thai nhi trong bụng mẹ trong quá trình mang thai

Ứng dụng sóng siêu âm trong thám hiểm

• Sóng siêu âm được dùng làn công cụ hỗ trợ để dùng ở những nơi địa hình hiểm trở, những đáy sâu đại dương hoặc khu vực rừng núi hiểm hóc,…

• Chẳng hạn khi ở dưới nước sóng siêu âm có khả năng truyền thẳng và chính xác theo một phương hướng nhất định, có khi truyền xa đến vài km. Khi đó, sóng siêu âm tỏa ra chùm tia hẹp theo một hướng, khi gặp vật cản sóng sẽ tự động phản xạ theo hướng cũ.

• Ngày nay người ta dùng sóng siêu âm trong việc phát hiện các tài nguyên biển quý giá, đánh bắt thủy hải sản quý giá hoặc cảnh báo khi có núi băng, bãi ngầm,…

Ứng dụng của sóng siêu âm trong việc làm sạch

• Ứng dụng để làm sạch là một ứng dụng phổ biến của sóng siêu âm, được sử dụng phổ biến trong các phòng thí nghiệm,…

• Sóng siêu âm giúp làm sạch các chi tiết nhỏ và khó tẩy rửa trong thời gian ngán. Ứng dụng này đem lại sự tiện lợi và an toàn cho người sử dụng.

• Bên cạnh đó, sóng siêu âm còn được ứng dụng trong ngành công nông nghiệp hay hoá học phân tích.

Sử dụng sóng siêu âm tần số thấp để tiền xử lí bùn hữu cơ

• Trong xử lý nước thải, phân hủy yếm khí là một kỹ thuật thường được sử dụng để xử lý bùn, ổn định chất rắn và tạo ra khí biogas. Tuy nhiên, phân hủy yếm khí thường diễn ra chậm, sự thủy phân các chất hữu cơ dạng hạt trong bùn bị hạn chế, nếu như không có phương pháp giúp quá trình này diễn ra thuận lợi thì sẽ khó khăn trong các công đoạn sau.

• Để giải quyết được vấn đề này người ta sử dụng sóng siêu âm để tiền xử lý bùn trước khi phân hủy yếm khí nhằm giúp cho quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ diễn ra nhanh hơn, nâng cao hiệu suất xử lý, rút ngắn thời gian lưu, tiết kiệm được chi phí.

Qua bài viết này, Metrotech đã chia sẽ đến bạn những thông tin cơ bản nhất về Sóng siêu âm và những vấn đề liên quan. Hy vọng với những thông tin hữu ích này, bạn sẽ vận dụng vào công việc hoặc học tập, mang lại hiệu quả cao nhất. Ngoài ra, nếu bạn vẫn còn thắc mắc nào về khái niệm này thì hãy liên hệ ngay với chúng tôi, đội ngũ nhân viên chuyên nghiệp, có kiến thức chuyên môn cao sẽ luôn sẵn sàng hỗ trợ giải đáp thắc mắc cho bạn. Bên cạnh đó, nhằm hướng đến việc chia sẽ nhiều thông tin bổ ích khác đến mọi người, đội ngũ nhân viên Metrotech cũng sẽ hỗ trợ tư vấn hoặc giải đáp những vấn đề khác mà bạn cần khi bạn liên hệ với chúng tôi. Hãy để lại bình luận bên dưới bài viết này nhé.