Cảm Biến Sóng Siêu âm Là Gì - Loadcell | MV

Cảm biến sóng siêu âm là gì

Cảm biến sóng siêu âm là gì ?

Siêu âm có tên tiếng anh là ultrasound là một dạng sóng bắn ra từ thiết bị cảm biến mà người thường chúng ta không thể thấy được

Cảm biến sóng siêu âm là một thiết bị phát hiện vật bằng cách bắn sóng có thể sử dụng để đo khoảng cách trong công nghiệp hoặc phát hiện vật lạ; các khối u trong cơ thể con người bằng phương pháp soi xuyên thấu trong y học

Để tìm hiểu kỹ về sự khác biệt của các loại cảm biến sóng siêu âm sử dụng trong nhiều trường hợp khác nhau mời bạn đọc tham khảo một vài ứng dụng chính của thiết bị này

Ứng dụng cảm biến sóng siêu âm

Cảm biến sóng siêu âm công nghiệp

Trong công nghiệp; cảm biến siêu âm được sử dụng để đo mức nước sạch, nước thải; đo mức các loại hóa chất – axit ăn mòn hoặc giám sát chiều cao của các silo bột, xi măng; gạo, cám. hạt nhựa….

Ở trường hợp này; cảm biến siêu âm được xem như một thiết bị đo khoảng cách từ đầu phát sóng âm tới vật, chất lỏng từ đó quy đổi thành khối lượng, lít chất lỏng chứa trong các bồn, bể hoặc các silo

Đặc điểm cảm biến sóng siêu âm 

• Bên cạnh giám sát mức chất lỏng. Cảm biến siêu âm còn có tích hợp option chống nước với IP68
• Đặc biệt; Chúng ta có thể setup khoảng cách tự do của cảm biến siêu âm ở mọi phạm vi đo trong bể chưa hoặc silo chứa nguyên liệu với sai số đo chỉ 0.15%
• Phạm vi mà cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng đo được trong khoảng max 20 mét
• Tuy nhiên siêu âm có một nhược điểm đó là không giám sát được trong môi trường nhiệt độ cao hoặc các loại xăng

Cảm biến sóng siêu âm trong y khoa

Đối với ngành y khoa siêu âm được xem một thiết bị phát hiện vật thể lạ phát sinh trong cơ thể con người

Một vài ví dụ thể hiện vai trò của cảm biến sóng siêu âm dùng trong y khoa

• Cảm biến siêu âm xem trong người có bị sỏi thận không.
• Siêu âm để kiểm tra theo dõi  vấn đề phát triển của thai nhi, kiểm tra xem thai nhi là con trai hay gái
• Hoặc các trường hợp siêu âm phụ khoa, siêu âm tử cung….

Thay vì siêu âm trong công nghiệp dựa trên nguyên lý đo khoảng cách và phản xạ sóng. Thì trong y khoa lại là thiết bị phát sóng nhìn xuyên thấu bên trong để xác định ví trí; khối lượng vật thể

Nhiều người thường thắc mắc Sóng siêu âm có hại không ? Thai nhi có bị ảnh hưởng khi siêu âm không ?

Thực tế Sử dụng siêu âm vẫn có hại cho sức khỏe người mẹ và thai nhi. Tuy nhiên; vấn đề lợi nhiều hơn hại vì dựa vào siêu âm chúng ta có thể biết được thai nhi có bị dị tật hoặc thiếu kg hay không để kịp thời có giải pháp xử lý

Cảm biến sóng siêu âm trong ngành ôtô

Công ty Cổ phần Ô tô Nissan. Nhật Bản đã phát triển một chức năng để ngăn chặn chiếc xe tăng tốc khi đạp phanh trong tình trạng phanh xe lại. Công nghệ này dự định đưa vào sử dụng thực tế trong vòng 2 đến 3 năm tới.

Có thể khẳng định; công nghệ cảm biến siêu âm được phát triển để ngăn ngừa tai nạn do phanh sai và điều tiết khi đỗ xe ở bãi đỗ xe.

Công nghệ cảm biến siêu âm này được thực hiện bằng cách

• Sử dụng bốn camera cản trước và cản sau
• Mỗi chiếc camera này được trang bị bốn cảm biến siêu âm ở phía trước, phía sau, bên trái và bên phải của xe.
• Bốn camera đi theo một camera hiển thị “màn hình trong suốt” nhìn ra hình ảnh xung quanh xe.
• Đường màu trắng hoặc tương tự được camera định dạng, từ đó suy ra rằng chiếc xe nằm trong bãi đỗ xe và khoảng cách giữa xe và chướng ngại vật xung quanh được đo bằng cảm biến siêu âm để xác định thời gian phanh chính xác nhất.

Cấu tạo cảm biến sóng siêu âm

Mặc dù mỗi ứng dụng cảm biến sóng âm đều có một cấu tạo hoàn toàn riêng biệt và hoạt động theo nguyên lý trái ngược nhau.

Trong bài chia sẻ này mình chỉ lấy dòng siêu âm Công Nghiệp làm một ví dụ điển hình để bạn đọc tham khảo cấu tạo và nguyên lý sóng âm như thế nào ?

Về cấu tạo cảm biến sóng siêu âm đo mức chất lỏng được phân làm 2 thành phần chính:

• Đầu phát dòng siêu âm và thu sóng siêu âm phẩn xạ
• Khu vực chứa Boar mạch chuyển đổi và cũng là nơi truyền tín hiệu analog dạng 2 dây

Về đầu phát sóng thực tế xung quanh nó được bọc 1 lớp nhựa đặc biệt nhằm chống nhiệt độ và các tác nhân ăn mòn. Trong tâm đầu phát sóng; là một lớp nhựa dẻo màu trong chứa 2 dây đưa tín hiệu sóng nhận được về boar mạch

Khu vực chứa boar mạch cảm biến siêu âm cũng được thiết kế nhựa. Tùy vào từng option hiển thị hoặc không tích hợp màn hình hiển thị. Boar mạch chỉ việc nhận khoảng cách sóng và luân chuyển chúng thành dòng analog 4-20mA / 0-10V; hoặc cũng có thể là modbus rs485 truyền ra theo đường dây đi về HMI; PLC hay Tủ điều khiển….

Nguyên lý cảm biến sóng siêu âm

Cảm biến siêu âm được sử dụng để đo khoảng cách của một vật thể hoặc chiều cao mức chất lỏng:

• Đầu tiên, cảm biến siêu âm phát ra một tập hợp sóng âm có tần số cao, thường là 40-45 kHz.
• Khi sóng âm gặp vật thể, nó bị dội ngược lại
• Lập tức phần nhận tín hiệu dội ngược lại chuyển đổi khoản cách từ đầu dò siêu âm tới vật thể thành dòng tín hiệu analog 4-20mA; hoặc 0-10v đưa về bộ đọc PLC để hiển thị chiều cao mức nước hoặc các vật thể rắn

Và để quy đổi ra được dòng 4-20ma hoặc 0-10v thì Boar mạch tích hợp trên con cảm biến sóng âm :

• Phải tính được thời gian từ âm thanh đến sự trở lại của sóng âm
• Sau đó nhân với tốc độ của sóng âm trong môi trường (344 m/s; trong không khí) suy ra được giá trị khoảng cách của vật thể so với cảm biến có thể thu được.

Điểm chết của cảm biến siêu âm rất quan trọng

Với tất cả các thiết kế cảm biến siêu âm đều có một điểm chết nhất định . Vậy; điểm chết của cảm biến siêu âm đo mức nước ở đây là gì ?

Điểm chết chính là khoảng cách mà cảm biến siêu âm radar hoàn toàn không đo được. Tùy vào từng phạm vi đo mà thiết kế khoảng cách mỗi điểm chết khác nhau

Ví dụ:

Cảm biến siêu âm đo khoảng cách 0-1 mét thì điểm chết tầm 100mm. Hoặc cảm biến siêu âm phạm vi 0-2m; 0-6m thì tầm 1 tấc. Tuy nhiên; đối với phạm vi 10m hoặc 20m thì điểm chết lên tới 400mm hoặc 500mm

Khi chất lỏng dâng lên phạm vào điểm chết thì xem như cảm biến đưa tín hiệu về báo chất lỏng trong bồn đã đầy để tắt bơm. Điều này giúp tránh trường hợp chát lỏng dâng lên chạm vào thiết bị đo; làm hư hoặc tràn nước ra ngoài

Lưu ý khi chọn cảm biến sóng siêu âm

Mặc dù; đây là thiết bị nhỏ gọn và lắp đặt khá đơn giản. Tuy nhiên; để phù hợp với tiêu chuẩn và đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng bạn cần lưu ý một vài vấn đề:

Môi trường đo 

Môi trường đo là điều kiện tiên quyết giúp bạn quyết định dùng cảm biến radar siêu âm hay chọn dòng cảm biến khác. Bên cạnh đó; nó còn liên quan đến khoảng cách đo của thiết bị

Ví dụ:

Đối với cảm biến siêu âm đo mức nước trong bể thì nước trong bể cao 5.8 mét thì ta chọn loại cảm biến siêu âm 6 mét

Đối với cảm biến sóng âm đo mức chất rắn. Nếu chất rắn dâng lên max 5 mét thì bắt buộc phải chọn cảm biến siêu âm phạm vi đo 10 mét mới đo chuẩn xác

Phạm vi đo bồn bể bao nhiêu mét 

Liên quan mật thiết về độ sai số của thiết bị đo. Nếu chất lỏng dâng lên 3 mét mà ta chọn cảm biến đo 5 mét thì chắc chắn sai số sẽ cao hơn so với việc chọn dòng siêu âm 3 mét

Nhiệt độ áp suất 

Trên thực tế; hầu hết tất cả các dòng thiết bị đo mức sóng âm chỉ chịu được lượng nhiệt tối đa 70 oC và áp suất max 1 bar

Vì vậy; trong những bồn kín có nhiệt độ cao ta có thể chọn các phương pháp đo mức chất lỏng khác thay thế để phù hợp với môi trường đo

IP bao nhiêu là hợp lý

IP của cảm biến siêu âm giúp tránh bụi tránh hơi nước bảo vệ boar mạch. Đối với những trường hợp đo mức nước tr0ng bồn; bể bình thường thì IP nên chọn tầm IP66 hoặc IP67

Đối với nhiều trường hợp cảm biến siêu âm cần độ chống nước cao thì ta nên chọn IP68

Tín hiệu output

Tín hiệu truyền về là analog 4-20ma 0-10v hay modbus rs485

Xem thêm nhiều dòng giám sát mwucs chất lỏng tại: Cảm biến mực nước

Báo giá các loại cảm biến siêu âm đo mức nước

Bạn cần sự tư vấn trực tiếp các phương pháp đo mức chất lỏng ? Bạn muốn mua cảm biến sóng siêu âm dùng trong công nghiệp hoặc y học có thể liên hệ theo thông tin bên dưới.