I. Nguyên tắc

Siêu âm là một sóng cơ học có tần số cao hơn phạm vi nghe được của tai người (trên 20 kHz). Dụng cụ phát hiện siêu âm chủ yếu dựa trên các đặc tính như phản xạ, khúc xạ và suy giảm của sóng siêu âm để đạt được chức năng phát hiện. Các hiện tượng như phản xạ, khúc xạ và tán xạ xảy ra khi siêu âm đi qua môi trường và gặp phải các khuyết tật ở giao diện hoặc bên trong các môi trường khác nhau. Thiết bị phân tích các thông số như biên độ, thời gian và dạng sóng của sóng phản xạ bằng cách phát ra các xung siêu âm và nhận được tín hiệu mà nó phản xạ lại, do đó đánh giá xem có khiếm khuyết bên trong vật thể được phát hiện và vị trí và kích thước của khiếm khuyết.

Ví dụ, khi phát hiện vật liệu kim loại, siêu âm di chuyển bên trong kim loại và tạo ra phản xạ tại chỗ khiếm khuyết nếu nó gặp phải các khiếm khuyết như vết nứt, lỗ khí hoặc nhiễu. Sau khi thiết bị nhận được sóng phản xạ, vị trí của khiếm khuyết và kích thước gần đúng có thể được tính toán dựa trên chênh lệch thời gian của sóng phản xạ và sự thay đổi dạng sóng. Ngoài ra, siêu âm di chuyển với tốc độ khác nhau trong các phương tiện truyền thông khác nhau, thiết bị cũng có thể sử dụng đặc tính này để đo độ dày của vật thể, tính toán độ dày của vật thể bằng cách đo thời gian siêu âm di chuyển khứ hồi bên trong vật thể, kết hợp với tốc độ âm thanh đã biết.

II. Ứng dụng

(1) Lĩnh vực công nghiệp

Nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp để kiểm tra chất lượng các vật liệu và linh kiện khác nhau. Đối với các vật liệu kim loại, chẳng hạn như thép, nhôm, v.v., nó có thể phát hiện các vết nứt bên trong, lỗ khí, xen kẽ và các khuyết tật khác để đảm bảo chất lượng và an toàn của vật liệu. Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, phát hiện siêu âm là một phương tiện quan trọng để phát hiện các khiếm khuyết bên trong các bộ phận quan trọng như cánh động cơ máy bay và cấu trúc thân máy bay. Trong sản xuất ô tô, nó được sử dụng để phát hiện sự toàn vẹn của khối động cơ, trục khuỷu và các bộ phận khác để ngăn chặn các mối nguy hiểm an toàn do lỗi bên trong. Ngoài ra, dụng cụ phát hiện siêu âm cũng có thể được sử dụng để đo độ dày tường của đường ống và phát hiện ăn mòn, bằng cách thường xuyên phát hiện sự thay đổi độ dày tường của đường ống, kịp thời phát hiện tình trạng ăn mòn và tránh rò rỉ đường ống và các tai nạn khác.

(2) Lĩnh vực y tế

Ứng dụng được biết đến nhiều nhất trong lĩnh vực y tế là chẩn đoán siêu âm y tế, được gọi là siêu âm B. Siêu âm B sử dụng các đặc tính phản xạ và tán xạ của siêu âm trong cơ thể con người để tạo ra hình ảnh của các cơ quan nội tạng của cơ thể, được sử dụng để kiểm tra sự phát triển của thai nhi, phát hiện tổn thương gan, túi mật, thận và các cơ quan khác, cũng như chẩn đoán bệnh tim mạch, v.v. Nó là một phương pháp kiểm tra không xâm lấn, không đau, không phóng xạ, an toàn và vô hại đối với con người và do đó được sử dụng rộng rãi. Ngoài ra, siêu âm đã được sử dụng trong một số lĩnh vực điều trị, chẳng hạn như sỏi siêu âm, phá vỡ sỏi trong cơ thể thông qua năng lượng siêu âm tập trung, cho phép chúng thoát ra ngoài với nước tiểu, cung cấp cho bệnh nhân một lựa chọn điều trị không phẫu thuật.

c) Lĩnh vực nghiên cứu khoa học

Có sẵn trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học để nghiên cứu vật liệu, giúp các nhà khoa học hiểu được những thay đổi về cấu trúc bên trong và tính chất của vật liệu. Ví dụ, khi nghiên cứu vật liệu composite mới, có thể quan sát sự phân bố sợi bên trong vật liệu, kết hợp giao diện, v.v., thông qua phát hiện siêu âm, để cung cấp cơ sở cho việc cải thiện và tối ưu hóa vật liệu. Ngoài ra, các thiết bị phát hiện siêu âm cũng có thể được sử dụng trong nghiên cứu y sinh, chẳng hạn như nuôi cấy tế bào, truyền thuốc, v.v., cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho nghiên cứu khoa học đời sống.

Tóm lại, dụng cụ kiểm tra siêu âm, với các tính năng hiệu quả cao, không phá hủy và chính xác, đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Với sự tiến bộ liên tục của khoa học và công nghệ, công nghệ phát hiện siêu âm cũng tiếp tục đổi mới và phát triển, phạm vi ứng dụng của nó sẽ rộng hơn, mang lại nhiều tiện lợi và an toàn hơn cho cuộc sống và sản xuất của con người.