Cảm biến siêu âm là gì? Ứng dụng và ưu điểm

bởi minhthu / GMT+0700 22 Tháng Ba 2024 / Đăng trong Tin tức

Sóng siêu âm là loại âm thanh mà con người không thể nghe được. Cảm biến siêu âm ứng dụng siêu âm để đo khoảng cách, phát hiện vật thể và nhiều hơn thế nữa. Đem đến một giải pháp hiệu quả góp phần kiến tạo thế giới công nghệ hiện đại. Vậy cảm biến siêu âm là gì? Tính năng và ưu điểm của thiết bị này ra sao? Và được ứng dụng trong những lĩnh vực nào của đời sống con người? Hãy cùng tìm hiểu câu trả lời chi tiết trong bài viết dưới đây nhé!

Cảm biến siêu âm là gì?

Bạn đã từng thắc mắc, điều gì đã giúp các tài xế đổ xe một cách hoàn hảo vào đúng vị trí mà không va chạm với những xe khác hay bất kì vật cản nào không? Chắc hẳn ít ai trong chúng ta biết rằng đó là nhờ ứng dụng của cảm biến siêu âm. Khi tài xế muốn đỗ xe, cảm biến va chạm lùi (cảm biến siêu âm) sẽ giúp họ xác định vật thể ở những góc mà camera lùi không quan sát được. Khi xe tiến gần đến vật cản, cảm biến sẽ truyền tín hiệu đến bộ xử lý và phát ra âm thanh cảnh báo đến tài xế sắp có va chạm.

Cảm biến siêu âm trong ứng dụng hỗ trợ đỗ xe.

Cảm biến siêu âm là thiết bị điện tử sử dụng công nghệ sóng siêu âm để phát hiện và đo khoảng cách từ cảm biến đến vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Khoảng cách đo lên đến 4,5m. Con người có thể nghe được những âm có tần số trong khoảng 16-20.000 Hz. Cảm biến siêu âm hoạt động bằng cách phát ra sóng âm có tần số lớn hơn 20.000 Hz (tai người không thể nghe được) đến vật cản. Sau đó, cảm biến sẽ ghi nhận siêu âm phản xạ từ bề mặt vật thể và thời gian mà sóng siêu âm đi và trở lại để tính khoảng cách.

Đây là công nghệ tiên tiến được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống hàng ngày, như trong y khoa và phát hiện vật cản cho ô tô.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm hoạt động dựa trên nguyên lý phát và thu nhận sóng âm phản xạ từ vật thể xung quanh. Đầu tiên, bộ phát sóng siêu âm trong cảm biến sẽ phát ra sóng siêu âm, thường có tần số từ 20.000 Hz đến vài trăm Hz và tốc độ di chuyển nhanh hơn âm thanh tai người nghe được. Khi sóng này chạm phải bề mặt của vật thể (chất rắn, chất lỏng), nó sẽ bị phản xạ lại vào bộ thu sóng âm của cảm biến. Sau đó, chuyển thành tín hiệu điện và được phân tích, xử lý tín hiệu. Bằng cách đo tốc độ và thời gian từ khi sóng âm được phát ra và phản xạ, cảm biến sẽ tính toán được khoảng cách đến vật thể. Đồng thời, xác định sự hiện diện của vật thể trong phạm vi của cảm biến.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm.

Tính năng và ưu điểm của cảm biến siêu âm

Độ chính xác cao

Cảm biến có độ chính xác khá cao khi sai số trung bình của cảm biến chỉ rơi vào khoảng 0,15% trong khoảng cách trên dưới 2m. Những loại cảm biến siêu âm khác nhau có thể có mức độ chính xác khác nhau nhưng nhìn chung không có sự khác biệt quá lớn. Với ưu điểm đo khoảng cách, tốc độ và vị trí chính xác, cảm biến trở nên đáng tin cậy và được ứng dụng đo khoảng cách trong nhiều lĩnh vực đòi hỏi sự chính xác cao.

Khoảng cách đo giao động từ vài cm đến vài mét nhưng một số loại có thể đo trong phạm vi 10m hoặc hơn. Tuy nhiên, hãy nhớ rằng cảm biến siêu âm cũng có điểm mù (vài cm đến vài dm), đây là khoảng cách tối thiểu mà nó không thể đo lường chính xác.

Đo khoảng cách với độ chính xác cao.

Khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt

Vì cảm biến siêu âm không bị ảnh hưởng bởi yếu tố ánh sáng như những cảm biến khác nên đảm bảo hiệu suất hoạt động tốt ở trong nhà và ngoài trời. Do đó, thật lý tưởng khi sử dụng cảm biến này trong các khu vực thiếu sáng hoặc bóng tối.

Hoạt động bền bỉ

Cảm biến sử dụng sóng siêu âm để thu thập dữ liệu mà không sử dụng điện bên ngoài. Điều này giúp cho thiết bị hoạt động không bị ngắt quãng hay chập chờn, từ đó, tạo nên trải nghiệm liền mạch và cải thiện hiệu suất hoạt động trên các thiết bị sử dụng cảm biến siêu âm.

Các ứng dụng phổ biến của cảm biến siêu âm

Ứng dụng cảm biến siêu âm trong IoT (Internet of Things)

Một ứng dụng quan trọng của cảm biến siêu âm là hỗ trợ điều khiển từ xa và tự động hóa nhà thông minh. Chẳng hạn như cảm biến siêu âm sử dụng làm cảm biến chuyển động để bật/tắt đèn tự động khi có người đi chuyển ra vào phòng. Lắp cảm biến trong gara để phát hiện bức tường hoặc chướng ngại vật trong lúc bạn đỗ xe. Trong ứng dụng IoT cho nhà thông minh, ta còn xuất hiện của cảm biến siêu âm trong robot hút bụi thông minh, giúp chúng tránh chướng ngại vật (tường, chân bàn, ghế,…) trong quá trình làm việc.

Cảm biến siêu âm được sử dụng nhiều trong tự động hóa nhà thông minh.

Ứng dụng cảm biến siêu âm trong các lĩnh vực khác

Công nghiệp: Xác định kích thước, phát hiện hư hỏng, dị tật trên sản phẩm, đến số lượng sản phẩm trên dây chuyền sản xuất, kiểm tra cáp bị đứt, v.v.
Y tế: Chụp ảnh các cơ quan nội tạng, xác định khối u, siêu âm nhằm theo dõi và kiểm tra sức khỏe của thai nhi trong giai đoạn thay kỳ.
Điện thoại thông minh: Cảm biến vân tay trên smartphone sử dụng sóng siêu âm để ghi lại hình ảnh những đường gồ ghề của dấu vân tay dạng 3D. Vì giá thành của cảm biến siêu âm khá cao nên không nhiều thương hiệu smarthome lựa chọn gắn vào điện thoại. Samsung Galaxy S10 và S10+ là những chiếc điện thoại đầu tiên sử dụng công nghệ siêu âm.
Xe ô tô: Đầu và đuôi xe ô tô thường được gắn cảm biến siêu âm. Sẽ rất hữu ích trong trường hợp tài xế muốn đỗ xe vì cảm biến siêu âm sẽ đo khoảng cách và phát ra tín hiệu khi xe gần chạm đến các chướng ngại vật hoặc những vật cản khác. Giúp việc đỗ xe trở nên dễ dàng và an toàn hơn.

Giám sát chai thủy tinh trên băng chuyền sản xuất tốt hơn cảm biến quang điện.

>>> XEM THÊM:

Cảm biến vân tay là gì? Nguyên lý và ứng dụng của cảm biến vân tay

Những điều cần biết trước khi chọn mua robot hút bụi lau nhà thông minh

Những câu hỏi thường gặp về cảm biến siêu âm

Làm thế nào để lựa chọn cảm biến siêu âm phù hợp?

Trước tiên, bạn cần xác định rõ nhu cầu của mình là gì? Ví dụ như đo khoảng cách, phát hiện vật cản hay đo mức chất lỏng. Tiếp đến là xem xét loại cảm biến tương thích với hệ thống điều khiển của bạn. Và cuối cùng, tìm hiểu và so sánh nhiều loại khác nhau để tìm ra sản phẩm phù hợp với ngân sách của bạn.

Có những loại cảm biến siêu âm nào được sử dụng phổ biến?

Những loại cảm biến siêu âm được sử dụng phổ biến hiện nay bao gồm:

Cảm biến siêu âm đo khoảng cách.
Cảm biến siêu âm phát hiện vật cản.
Cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng.

Cảm biến siêu âm và cảm biến hồng ngoại khác nhau như thế nào?

	Cảm biến siêu âm	Cảm biến hồng ngoại
Nguyên lý hoạt động	Phát và thu sóng siêu âm.	Phát và thu tia hồng ngoại, phát hiện tia hồng ngoại phát ra từ vật thể.
Độ chính xác	Cao hơn cảm biến hồng ngoại.	Thấp hơn cảm biến siêu âm.
Khả năng chịu ảnh hưởng	Ít bị ảnh hưởng bởi khói, khí và các hạt khác trong không khí. Dễ bị nhiễu nếu không được lắp đặt đúng cách.	Bị ảnh hưởng bởi ánh sáng mặt trời mạnh, mưa, sương mù, hoặc bụi bẩn.

Lời kết

Cảm biến siêu âm đã và đang đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hiện đại. Hy vọng với những thông tin trên, HISVN đã giúp bạn hiểu rõ hơn về cảm biến siêu âm cũng như những ứng dụng tuyệt vời của nó trong nhiều lĩnh vực đời sống. Nếu quan tâm đến chủ đề về cảm biến thông minh đang được nhiều người tin dùng trong smarthome, bạn có thể tìm đọc chuỗi những bài viết của HISVN tại đây. Và nếu cần thêm bất kì thông tin nào hoặc mong muốn được tư vấn về sản phẩm, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo thông tin sau:

HISVN – Giải pháp nhà thông minh