Trong các hệ thống HVAC, xử lý nước, tự động hóa công nghiệp và phòng kỹ thuật, nhu cầu đo khoảng cách, giám sát mức chất lỏng mà không tiếp xúc trực tiếp ngày càng trở nên quan trọng. Đây chính là lý do cảm biến siêu âm được sử dụng rộng rãi như một giải pháp đo lường an toàn, ổn định và chính xác.
Vậy cảm biến siêu âm là gì, nguyên lý hoạt động ra sao và vì sao cảm biến đo mức bằng siêu âm lại phù hợp cho nhiều ứng dụng thực tế? Sensors Việt Nam mời bạn cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.
CẢM BIẾN SIÊU ÂM LÀ GÌ
Cảm biến siêu âm (Ultrasonic Sensor) là thiết bị đo không tiếp xúc, sử dụng sóng âm có tần số cao (trên 20 kHz) để xác định khoảng cách, vị trí vật thể hoặc mức chất lỏng. Thiết bị hoạt động bằng cách phát sóng siêu âm về phía đối tượng cần đo, sau đó thu lại sóng phản xạ và tính toán khoảng cách dựa trên thời gian truyền sóng.
Nhờ không cần tiếp xúc trực tiếp với môi chất, cảm biến siêu âm đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng đo mức nước, đo mức hóa chất, đo mức nước ngưng hoặc đo khoảng cách trong môi trường bụi, ẩm và có tính ăn mòn.
XEM THÊM: TỔNG HỢP CÁC CẢM BIẾN SIÊU ÂM TỐT NHẤT HIỆN NAY
CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM
Một cảm biến siêu âm công nghiệp thường bao gồm ba thành phần chính.
Đầu dò siêu âm (Transducer): Đây là bộ phận phát và thu sóng siêu âm. Khi được kích hoạt, đầu dò phát ra xung sóng âm và đồng thời tiếp nhận sóng phản xạ từ bề mặt vật thể hoặc mặt chất lỏng.
Bộ xử lý điện tử: Mạch điện tử có nhiệm vụ xử lý tín hiệu thu được, tính toán thời gian truyền sóng và chuyển đổi thành giá trị khoảng cách hoặc mức đo. Từ đó, cảm biến xuất tín hiệu analog hoặc digital tương ứng.
Vỏ bảo vệ: Vỏ cảm biến thường được làm từ nhựa kỹ thuật hoặc kim loại, thiết kế chống bụi, chống ẩm và phù hợp lắp đặt trong môi trường công nghiệp hoặc HVAC.
XEM THÊM: CÁCH LỰA CHỌN CẢM BIẾN SIÊU ÂM
CẢM BIẾN SIÊU ÂM ĐO KHOẢNG CÁCH HÃNG PIL - ĐỨC
CÁC LOẠI CẢM BIẾN SIÊU ÂM PHỔ BIẾN
Trên thực tế, cảm biến siêu âm được sử dụng rất đa dạng, tuy nhiên trong các hệ thống công nghiệp và HVAC, có thể chia thành một số nhóm phổ biến nhất dựa trên mục đích đo và cách ứng dụng.
Cảm biến siêu âm đo khoảng cách là loại được sử dụng rộng rãi nhất. Thiết bị phát sóng siêu âm và đo thời gian phản xạ để xác định khoảng cách tới vật thể. Loại này thường được ứng dụng trong tự động hóa, robot, hệ thống phát hiện vật cản, kiểm soát vị trí và đo không gian kỹ thuật.
Cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng được thiết kế chuyên biệt cho các ứng dụng đo mức trong bồn, bể và silo. Cảm biến lắp phía trên, đo khoảng cách đến bề mặt chất lỏng để suy ra mức đầy. Nhờ đo không tiếp xúc, loại cảm biến này rất phù hợp cho hệ thống HVAC, xử lý nước, bể nước ngưng AHU và bồn hóa chất.
Cảm biến đo mức bằng siêu âm công nghiệp là nhóm cảm biến có độ chính xác cao, dải đo rộng và khả năng làm việc ổn định trong môi trường công nghiệp liên tục. Các dòng này thường có ngõ ra 0-10V, 4-20 mA hoặc Modbus để kết nối trực tiếp với PLC và BMS.
Cảm biến siêu âm dạng nhỏ gọn thường được tích hợp trong máy móc, thiết bị OEM hoặc các ứng dụng dân dụng – thương mại. Dù kích thước nhỏ, thiết bị vẫn đáp ứng tốt nhu cầu đo khoảng cách ở cự ly ngắn và trung bình.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM
Nguyên lý đo của cảm biến siêu âm dựa trên thời gian truyền sóng. Cảm biến phát ra một xung sóng siêu âm về phía đối tượng đo. Khi sóng chạm vào bề mặt vật thể hoặc mặt chất lỏng, nó sẽ phản xạ ngược trở lại đầu dò. Bộ xử lý sẽ đo thời gian từ lúc phát đến lúc thu sóng và tính khoảng cách theo công thức:
Khoảng cách = (Thời gian × Tốc độ âm thanh) / 2: Để đảm bảo độ chính xác cao, các cảm biến siêu âm hiện đại thường tích hợp thuật toán lọc nhiễu, bù nhiệt độ và xử lý tín hiệu thông minh nhằm giảm ảnh hưởng của môi trường như hơi nước, rung động hoặc thay đổi nhiệt độ không khí.
XEM THÊM:CẢM BIẾN SIÊU ÂM HÃNG MICROSONIC - GERMANY
.jpg)
CẢM BIẾN SIÊU ÂM MICROSONIC crm+130/D/TC/E (Dải Đo 200-2.000 mm/1xpnp)
ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM TRONG THỰC TẾ
Nhờ khả năng đo lường chính xác mà không cần tiếp xúc trực tiếp với môi trường, cảm biến siêu âm được xem là giải pháp đo an toàn và ổn định, đặc biệt phù hợp với các hệ thống công nghiệp, HVAC và tự động hóa hiện đại. Thiết bị này cho phép giám sát liên tục mà không bị ảnh hưởng bởi ăn mòn, cặn bẩn hay điều kiện vận hành khắc nghiệt.
Ứng dụng trong công nghiệp và HVAC:Trong lĩnh vực công nghiệp và hệ thống HVAC, cảm biến siêu âm được sử dụng rộng rãi để đo mức chất lỏng trong bồn chứa nước, bể nước lạnh, bể nước ngưng AHU và bồn hóa chất. Nhờ đo không tiếp xúc, thiết bị giúp hạn chế tối đa rủi ro hư hỏng do ăn mòn hoặc đóng cặn – những vấn đề thường gặp với các phương pháp đo tiếp xúc truyền thống.
Bên cạnh đó, cảm biến siêu âm còn được ứng dụng để xác định khoảng cách, vị trí vật thể và kiểm soát không gian kỹ thuật trong nhà máy, dây chuyền sản xuất và khu vực lắp đặt thiết bị. Trong các hệ thống tự động hóa, cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện vật cản, kiểm soát sai lệch vị trí sản phẩm và hỗ trợ đếm sản phẩm trong quá trình đóng gói.
Ứng dụng trong lĩnh vực ô tô và tự động hóa chuyển động:Trong ngành ô tô và thiết bị di chuyển tự động, cảm biến siêu âm được sử dụng để phát hiện vật cản ở cự ly gần, hỗ trợ đỗ xe và cảnh báo va chạm ở tốc độ thấp. Với khả năng phản hồi nhanh và đo chính xác trong không gian hẹp, cảm biến siêu âm cũng là thành phần quan trọng trong các hệ thống hỗ trợ lái và dẫn hướng tự động.
Ứng dụng trong y tế và thiết bị chẩn đoán:Công nghệ siêu âm từ lâu đã được ứng dụng sâu rộng trong lĩnh vực y tế, đặc biệt trong các thiết bị chẩn đoán hình ảnh không xâm lấn. Sóng siêu âm cho phép quan sát mô mềm, tim mạch và các cơ quan nội tạng với độ an toàn cao, đồng thời hỗ trợ theo dõi lưu lượng máu và đánh giá tình trạng mô thông qua hiệu ứng Doppler.
Ứng dụng trong nông nghiệp và quản lý nước:Trong nông nghiệp công nghệ cao, cảm biến siêu âm được sử dụng để đo mực nước trong bồn, kênh tưới và hệ thống thủy lợi, giúp tối ưu hóa việc cấp nước và kiểm soát tài nguyên. Ngoài ra, thiết bị còn hỗ trợ giám sát chiều cao cây trồng và mật độ canh tác trong các hệ thống tự động hóa nông nghiệp.
Ứng dụng trong dân dụng và thiết bị thông minh:Ở lĩnh vực dân dụng, cảm biến siêu âm xuất hiện phổ biến trong các thiết bị thông minh như robot hút bụi, hệ thống điều khiển chiếu sáng và cửa tự động. Nhờ khả năng phát hiện vật cản và nhận diện sự hiện diện, cảm biến giúp các thiết bị vận hành linh hoạt, an toàn và tiết kiệm năng lượng hơn.
Các ứng dụng chuyên biệt khác:Ngoài các lĩnh vực trên, cảm biến siêu âm còn được ứng dụng trong thiết bị đo độ sâu, khảo sát thủy văn và định vị dưới nước, cũng như trong các công nghệ tiên tiến như cảm biến vân tay siêu âm trên thiết bị di động. Những ứng dụng này tiếp tục khẳng định tính linh hoạt và giá trị lâu dài của công nghệ đo bằng sóng siêu âm.
XEM THÊM: THIẾT BỊ ĐO MỨC LÀ GÌ
SENSORS VIỆT NAM - GIẢI PHÁP CẢM BIẾN SIÊU ÂM CHO HVAC VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP
Sensors Việt Nam chuyên cung cấp các dòng cảm biến siêu âm đo khoảng cách và đo mức chất lỏng chất lượng cao, phù hợp cho hệ thống HVAC, xử lý nước và ứng dụng công nghiệp. Chúng tôi hỗ trợ tư vấn kỹ thuật, lựa chọn dải đo phù hợp và giải pháp tích hợp tối ưu cho từng dự án. Liên hệ Sensors Việt Nam để được tư vấn và báo giá cảm biến siêu âm phù hợp với nhu cầu của bạn.