Vòng eo mỏng nhất thế giới
1. Máy phát siêu âm
Để nghiên cứu và sử dụng siêu âm, nhiều máy phát siêu âm đã được thiết kế và chế tạo. Nhìn chung, máy phát siêu âm có thể được chia thành hai loại: một là tạo ra sóng siêu âm thông qua các phương tiện điện, và loại còn lại là tạo ra sóng siêu âm thông qua các phương tiện cơ học. Các phương pháp điện bao gồm các loại áp điện, từ giảo, điện, v.v; Các phương pháp cơ học bao gồm sáo Galt, còi lỏng và sáo quay dòng khí. Tần số, công suất và đặc tính âm thanh của sóng siêu âm mà chúng tạo ra khác nhau nên cách sử dụng của chúng cũng khác nhau. Hiện nay loại được sử dụng phổ biến nhất là máy phát siêu âm áp điện.
2. Nguyên lý máy phát siêu âm áp điện
Máy phát siêu âm áp điện thực sự hoạt động bằng cách tận dụng sự cộng hưởng của tinh thể áp điện. Cấu trúc bên trong của máy phát siêu âm được thể hiện trong Hình 1, bao gồm hai chip áp điện và một tấm cộng hưởng. Khi đưa một tín hiệu xung vào hai cực của nó có tần số bằng tần số dao động tự nhiên của chip áp điện, chip áp điện sẽ cộng hưởng và làm cho tấm cộng hưởng dao động, tạo ra sóng siêu âm. Ngược lại, nếu không có điện áp đặt vào giữa hai điện cực thì khi tấm cộng hưởng nhận sóng siêu âm, nó sẽ nén chip áp điện để dao động, chuyển năng lượng cơ học thành tín hiệu điện, sau đó trở thành máy thu siêu âm.
3. Nguyên lý cơ bản của máy đo xa siêu âm
Máy phát siêu âm phát ra sóng siêu âm theo một hướng nhất định và bắt đầu tính thời gian cùng một lúc. Sóng siêu âm lan truyền trong không khí và ngay lập tức quay trở lại khi gặp chướng ngại vật. Máy thu siêu âm dừng tính thời gian ngay lập tức khi nhận được sóng phản xạ. Tốc độ truyền sóng siêu âm trong không khí là 340m/s. Dựa trên thời gian t được bộ đếm thời gian ghi lại, có thể tính được (các) khoảng cách giữa điểm phát xạ và chướng ngại vật, tức là s{1}}t/2. Đây được gọi là phương pháp đo khoảng cách chênh lệch thời gian.
Nguyên lý đo khoảng cách siêu âm là sử dụng tốc độ lan truyền đã biết của sóng siêu âm trong không khí để đo thời gian sóng âm phản xạ trở lại vật cản sau khi phát ra. Dựa trên chênh lệch thời gian giữa phát và thu, khoảng cách thực tế từ điểm phát đến chướng ngại vật được tính toán. Có thể thấy nguyên lý đo cự ly siêu âm cũng giống như nguyên lý của radar.
