Thông qua các cấp học, mọi người đã không còn xa lạ gì khi nghe đến khái niệm “sóng siêu âm”. Để hiểu rõ hơn về định nghĩa, nguyên lý hoạt động cùng với ứng dụng của sóng siêu âm trong đời sống con người. Bài viết dưới đây sẽ chia sẻ thêm cho bạn một số thông khái quát hơn về loại sóng này.
Sóng siêu âm là gì?
Sóng siêu âm là các sóng âm thanh có tần số lớn hơn 20 KHz, có thể truyền được trong môi trường nước, khí và cả kim loại. Đây là những giải âm thanh mà tai người không thể nghe được.
Về nguyên lý hoạt động của sóng siêu âm:
Sóng âm sẽ truyền qua một phương tiện nhất định ở một tốc độ hoặc vận tốc cụ thể, theo hướng có thể dự đoán được. Khi chúng gặp ranh giới với một phương tiện khác, chúng sẽ bị phản xạ hoặc truyền theo quy tắc đơn giản.
Có thể lấy ví dụ về các loài động vật như cá heo và dơi dựa vào sóng siêu âm để sống. Dơi phát ra âm thanh có tần số siêu âm, những âm thanh này được truyền đi và con dơi nhận được tiếng vọng của nó.
Từ khoảng thời gian giữa âm thanh truyền đến và tiếng vang nhận được, cũng như góc của tiếng vang nhận được, nó có thể tìm ra khoảng cách của mục tiêu đang tìm kiếm. Tương tự, cá heo sử dụng sóng siêu âm để nhận biết các điều kiện xung quanh và là ngôn ngữ giao tiếp với đồng loại của chúng.
Sóng siêu âm có ứng dụng gì trong đời sống?
Trong lĩnh vực tẩy rửa
Đối với các vật dụng hay đối tượng có các bộ phận khó tiếp cận, ví dụ như ống xoắn ốc và các linh kiện điện tử. Việc vận dụng sóng siêu âm vào việc làm sạch lại vô cùng hiệu quả.
Các vật thể được nhúng vào dung dịch có chất tẩy rửa thích hợp và sóng siêu âm sẽ được truyền vào môi trường đó. Khi máy hoạt động các sóng siêu âm được truyền vào dung dịch tạo thành các bọt khí nhỏ khi chúng vỡ hay có va chạm vật lý với vật thể vỡ ra sẽ hình thành nên những luồng sóng nhỏ khiến bụi bẩn hay dầu mỡ, hay các tạp chất khác rơi ra khỏi bề mặt.
Phát hiện các vết nứt
Sóng siêu âm được sử dụng để phát hiện những vết nứt trên các thành phần kim loại được sử dụng trong việc xây dựng các kết cấu cao tầng.
Chúng tạo ra và hiện một dạng sóng siêu âm được điều khiển bởi người vận hành cùng với sự hỗ trợ của phần mềm phân tích, xác định vị trí và phân loại sai sót trong các mẫu thử.
Công nghệ hàn siêu âm
Hàn siêu âm là kỹ thuật hàn các vật liệu mà không dẫn cần sự nóng chảy, vật liệu vẫn ở trong trạng thái rắn. Điều này được thực hiện nhờ các dao động tần số (sóng siêu âm) khi chúng được truyền đến các bộ phận, dẫn đến hiện tượng trượt từ điểm này sang điểm khác tạo thành mỗi hàn. So với máy hàn truyền thống, máy hàn siêu âm giành lợi thế về thời gian khi quá trình hàn chỉ diễn ra trong thời gian từ 0.1 đến 1s.
Máy hàn siêu âm sử dụng năng lượng siêu âm ở tần số 20 đến 40kHz để tạo ra dao động cơ học biên độ từ 1 đến 25μm, các dao động này tạo ra nhiệt ngay tại điểm cần hàn, tạo thành mối hàn sau khi làm nguội. Trong khoảng thời gian 1 phút, máy hàn siêu âm có thể hàn 60 bộ phận.
Ngoài hàn, năng lượng siêu âm cũng được sử dụng cho các quá trình như chèn các bộ phận kim loại vào nhựa hoặc cải tạo các bộ phận nhựa nhiệt dẻo để buộc chặt các bộ phận được làm từ các vật liệu khác nhau về mặt cơ học. Hàn siêu âm được sử dụng trong hầu hết các ngành công nghiệp chính như ô tô, điện tử, thiết bị, y tế, bao bì, …
Trong lĩnh vực y học
Siêu âm được sử dụng là một kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh dựa trên sóng siêu âm. Nó được sử dụng để chụp các cấu trúc bên trong cơ thể như cơ, khớp và các cơ quan nội tạng.
Trong quá trình này, các xung siêu âm được gửi đến mô bằng cách sử dụng một đầu dò. Âm thanh dội ra khỏi mô, nơi các mô khác nhau phản xạ âm thanh ở các mức độ khác nhau. Những tiếng vọng này được ghi lại và hiển thị hình ảnh siêu âm.
Sóng siêu âm có gây hại không?
Bên cạnh những lợi ích mà sóng siêu âm mang lại thì tất nhiên cũng có mặt không tốt đối với sức khỏe con người.
Sự xâm thực bằng sóng siêu âm gây ra thiệt hại cơ học, nhưng nó cũng có thể tạo ra các gốc tự do và các hóa chất khác có khả năng làm hỏng DNA của tế bào.
Sự tăng trưởng và phát triển thần kinh trong thời kỳ sơ sinh cũng dường như không bị ảnh hưởng. Tuy nhiên, việc tiếp xúc với siêu âm nên được hạn chế tối đa, chỉ tiến hành khi thực sự cần thiết và tuân thủ theo nguyên tắc ALARA (càng ít, càng tốt)
Không nên tiếp xúc quá lâu trong môi trường sóng siêu âm vì sóng siêu âm có tần số lớn hơn 20KHz sẽ gây ảnh hưởng đến thính giác của con người.
