Sóng siêu âm là gì? Có ảnh hưởng đến sức khỏe không?

Sóng siêu âm là thuật ngữ không mới nhưng vẫn luôn thu hút sự quan tâm của nhiều người. Hầu như ngành nghề nào hiện nay cũng ứng dụng sóng siêu âm để nâng cao hiệu suất công việc. Hãy cùng Gipwin khám phá những thông tin quan trọng cũng như ứng dụng của sóng siêu âm trong bài viết sau đây. 

I. Sóng siêu âm là gì?

Sóng siêu âm được hiểu là âm thanh mà con người không thể nghe thấy được. Trước đây, sóng siêu âm là chỉ là dạng sóng âm thanh có tần số cao hơn ngưỡng nghe của tai người với tần số sóng thường nằm trong khoảng từ 20kHz trở lên. Tuy nhiên, hiện nay hạ âm tức là tần số thấp hơn 20Hz cũng được cho là thuộc nhóm sóng siêu âm.

II. Tần số sóng siêu âm

Sóng siêu âm có tần số vượt ngưỡng nghe của con người, tức là trên 20kHz. Tần số cực đại của sóng có thể đạt đến hàng gigahertz (GHz) trong các ứng dụng công nghệ cao. Trong y học, các thiết bị siêu âm thường hoạt động ở tần số từ 2MHz đến 18MHz để tạo ra hình ảnh chi tiết bên trong cơ thể. Ngược lại, trong các ngành công nghiệp, tần số sóng siêu âm thấp hơn và thường khoảng từ 20kHz đến 500kHz, được sử dụng để kiểm tra và làm sạch vật liệu. Tần số càng cao, độ phân giải và chi tiết hình ảnh càng lớn, nhưng khả năng xuyên thấu lại giảm. Do đó, việc lựa chọn tần số phù hợp là cực kỳ quan trọng để đạt hiệu quả tối ưu trong từng ứng dụng cụ thể.

III. Công thức của sóng siêu âm

Vận tốc của sóng siêu âm tại 1 thời điểm, nhiệt độ cùng môi trường là không đổi. Những điều này được thể hiện thông qua công thức:

W=C/F hoặc W=CT

Trong đó:

• W: chiều dài sóng
• C: Vận tốc âm thanh
• F: Tần số sóng
• T: Khoảng thời gian

IV. Đặc điểm của sóng siêu âm

Để nhận biết sóng siêu âm với các loại sóng khác, bạn tham khảo thêm các đặc điểm của sóng sau đây.

• Tần số cao: Sóng siêu âm có tần số cao hơn hoặc thấp hơn ngưỡng nghe của tai người. Tần số cao giúp sóng siêu âm có khả năng phân giải chi tiết và chính xác, rất hữu ích trong y học và công nghiệp.
• Khả năng xuyên thấu: Sóng siêu âm có khả năng xuyên thấu qua nhiều loại vật liệu như kim loại, nhựa, chất lỏng, thể khí và thậm chí là mô mềm trong cơ thể con người. Khả năng này cho phép chúng được sử dụng để kiểm tra bên trong các vật thể mà không cần phá hủy chúng.
• Tốc độ phụ thuộc vào môi trường: Tốc độ truyền của sóng siêu âm thay đổi tùy thuộc vào môi trường truyền. Ví dụ, tốc độ truyền sóng siêu âm trong nước khoảng 1500 m/s, trong khi trong không khí chỉ khoảng 343 m/s.

V. Phân loại sóng siêu âm

Có 2 tiêu chí được đưa ra để phân loại sóng siêu âm. Bao gồm tiêu chí phương dao động và tần số dao động.

Theo phương dao động sẽ có sóng ngang và sóng dọc:

• Sóng ngang: Sóng ngang là nhóm các phần tử có trong môi trường dao động theo phương vuông góc với tia của sóng. Thông thường, sóng ngang xuất hiện nhiều trong môi trường có tính đàn hồi về hình dạng như các vật thể rắn.
• Sóng dọc: Theo cách hiệu tương tự như trên, sóng dọc sẽ có phương dao động của các phần từ trong môi trường trùng với tia sóng. Sóng dọc có thể xuất hiện ở nhiều môi trường chịu sự biến dạng về thể tích bao gồm cả môi trường rắn, lỏng và khí.

Phân loại theo tần số cũng có 2 loại sóng là siêu âm và hạ âm

• Sóng siêu âm: Là những sóng âm có tần số lớn hơn ngưỡng nghe thấy của con người là 20KHz.
• Sóng hạ âm: Là những sóng âm có tần số thấp hơn ngưỡng nghe thấy của con người là 20Hz.

VI. Nguyên lý hoạt động của sóng siêu âm

Nguyên lý hoạt động của sóng siêu âm dựa trên việc phát và nhận lại sóng âm có tần số. Đầu tiên, một thiết bị phát sóng siêu âm, thường là một đầu dò sẽ tạo ra các xung sóng siêu âm. Khi những sóng này lan truyền qua các vật liệu, chúng sẽ phản xạ lại khi gặp các bề mặt hoặc ranh giới giữa các môi trường có mật độ khác nhau. Đầu dò sau đó thu nhận các sóng phản xạ này và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện. Các tín hiệu này được xử lý để tạo ra hình ảnh hoặc thông tin về cấu trúc bên trong vật thể hoặc cơ thể. Nhờ khả năng phản xạ và xuyên thấu đặc biệt, sóng siêu âm giúp cung cấp thông tin chi tiết và chính xác mà không cần phải xâm lấn hoặc phá hủy đối tượng kiểm tra.

VII. Sóng siêu âm có ảnh hưởng đến sức khỏe không?

Sóng siêu âm khi được sử dụng đúng cách thường không gây hại cho sức khỏe con người. Trong y học, sóng siêu âm được sử dụng rộng rãi trong các thủ thuật chẩn đoán như siêu âm thai, kiểm tra tim mạch và nhiều cơ quan khác. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, ở mức tần số và cường độ được sử dụng trong y học, sóng siêu âm không gây ra tác hại lâu dài hay nguy hiểm cho bệnh nhân.

Tuy có nhiều lợi ích những sóng siêu âm cũng sẽ có những ảnh hưởng trực tiếp tới con người. Một số những tác hại mà sóng siêu âm gây ra có thể là vô sinh ở nam giới, ảnh hưởng đến các chức năng não bộ, cân nặng và chiều cao của thai nhi. Tần số sóng âm lớn hơn 20kHz sẽ ảnh hưởng tới thính giác của con người.

VIII. Cách tạo ra sóng siêu âm

Để có thể tạo ra sóng siêu âm, bạn có thể sử dụng bộ tạo dao động điện Piezo. Bộ phát siêu âm có thể tạo ra sóng âm khi được kích thích bởi 1 dòng điện. Khi dòng điện được áp dụng, tinh thể piezoelectric trong bộ phát sẽ co giãn, tạo ra những rung động tạo nên sóng siêu âm. Các sóng siêu âm sau khi được tạo ra sẽ lan truyền qua các môi trường. Sóng siêu âm có khả năng truyền qua các môi trường khác nhau với tốc độ khác nhau, tùy thuộc vào đặc tính của môi trường đó. Khi gặp biên giữa hai môi trường khác nhau, một phần sóng sẽ bị phản xạ lại, trong khi phần còn lại sẽ tiếp tục truyền qua. Đây chính là cơ sở của các phương pháp chẩn đoán y tế sử dụng siêu âm.

IX. Ứng dụng của sóng siêu âm

Sóng siêu âm hiện nay được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực, ngành sản xuất. Với những đặc điểm nổi bật ở trên, sóng siêu âm đã góp phần nâng cao hiệu suất công việc sản xuất. Đồng thời, nâng cao năng lực khám chữa bệnh trong y học.

1. Loại bỏ độc tố, làm già rượu

Công nghệ hiện đại đã giúp con người không còn cảm thấy mệt mỏi, sức khỏe suy kiệt khi sử dụng rượu. Theo đó, thiết bị lão hóa rượu ứng dụng công nghệ sóng siêu âm kết hợp các công nghệ hiện đại khác đẻ bẻ gãy liên kết, loại bỏ độc tố trong rượu. Đồng thời, với công nghệ này, lưới nước được xé nhỏ giúp nước thẩm thấu vào tế bào nhanh hạn, làm quá trình say chậm đi và tốc độ đào thải rượu nhanh hơn.

2. Tẩy rửa, làm sạch

Sóng siêu âm hiện được ứng dụng rất phổ biến để tẩy rửa và làm sạch các vật dụng. Đặc biệt. sóng siêu âm được ứng dụng trong công nghệ rửa bát hiện đại của UTC. Máy rửa bát UTC sử dụng sóng siêu âm với tần số từ 28-120kHz để làm sạch bát đĩa nhanh chóng, hiệu quả.

3. Phát hiện vết nứt

Sóng siêu âm được ứng dụng rộng rãi trong việc phát hiện vết nứt và khuyết tật trong các vật liệu. Phương pháp này dựa trên việc sóng siêu âm lan truyền qua vật liệu và phản xạ lại khi gặp các vết nứt. Thông qua phân tích các sóng phản xạ, kỹ thuật viên có thể xác định vị trí, kích thước và hình dạng của khuyết tật. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình kiểm tra chất lượng.

4. Hàn, gia công kim loại

Trong lĩnh vực hàn và gia công kim loại, sóng siêu âm được sử dụng để cải thiện chất lượng và độ bền của mối hàn. Công nghệ hàn siêu âm sử dụng năng lượng từ sóng siêu âm để tạo ra nhiệt giúp các bề mặt kim loại kết dính với nhau một cách hiệu quả. Quá trình này giúp giảm thiểu biến dạng và tăng cường tính đồng nhất của mối hàn, mang lại kết quả chất lượng cao và bền vững.

5. Ứng dụng trong y học

Công nghệ siêu âm y học cho phép bác sĩ quan sát bên trong cơ thể một cách chi tiết nhất. Với độ an toàn cao, không gây đau đớn và tốc độ cung cấp hình ảnh nhanh, sóng siêu âm trở thành một phần quan trọng trong chẩn đoán và điều trị y khoa.

6. Đuổi chuột và côn trùng

Các thiết bị đuổi chuột sử dụng sóng siêu âm phát ra âm thanh ở tần số cao mà con người không thể nghe thấy, nhưng lại gây khó chịu cho chuột và côn trùng. Từ đó, đuổi chuột và côn trùng ra khỏi nhà mà không phải sử dụng bất cứ chất độc hay phương pháp vật lý cụ thể nào. Phương pháp này được đánh giá là an toàn cho con người và vật nuôi, không gây hại môi trường.

7. Ứng dụng trong khoa học quân sự

Trong khoa học quân sự, sóng siêu âm được sử dụng cho nhiều mục đích quan trọng như phát hiện tàu ngầm và các vật thể dưới nước. Công nghệ SONAR(Sound Navigation and Ranging) sử dụng sóng siêu âm để phát hiện và xác định vị trí của các vật thể dưới mặt nước, hỗ trợ trong việc theo dõi và giám sát các hoạt động dưới biển. Ngoài ra, sóng siêu âm còn được sử dụng trong việc kiểm tra và bảo trì các thiết bị quân sự, đảm bảo chúng hoạt động hiệu quả và an toàn.

8. Chế tạo máy phun sương

Máy phun sương sử dụng sóng siêu âm để tạo ra các hạt sương mịn từ nước, làm tăng độ ẩm không khí và tạo cảm giác mát mẻ. Công nghệ này hoạt động bằng cách dùng một bộ phát sóng siêu âm để tạo ra dao động mạnh trong nước, phá vỡ các phân tử nước thành các hạt nhỏ li ti. Máy phun sương siêu âm không chỉ được sử dụng trong gia đình để cải thiện môi trường sống mà còn trong các nhà kính, phòng thí nghiệm và các ứng dụng công nghiệp khác.

9. Xử lý khí thải

Trong xử lý khí thải, sóng siêu âm được sử dụng để tăng cường hiệu quả của các quá trình lọc và xử lý. Công nghệ này có thể làm tăng khả năng loại bỏ các hạt bụi và chất ô nhiễm trong khí thải công nghiệp bằng cách tạo ra các sóng siêu âm cao tần, làm tăng hiệu quả kết tụ và lắng đọng của các hạt nhỏ. Kết quả là, khí thải được xử lý sạch hơn, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và cải thiện chất lượng không khí.

10. Chế biến sữa

Sóng siêu âm giúp phá vỡ các hạt chất béo và protein trong sữa tạo ra một sản phẩm mịn hơn. Ngoài ra, sóng siêu âm còn giúp tiệt trùng sữa mà không cần đến nhiệt độ cao, bảo toàn được các dưỡng chất và hương vị tự nhiên của sữa. C

11. Giám sát, nghe trộm

Trong lĩnh vực giám sát và nghe trộm, sóng siêu âm được sử dụng để thu thập âm thanh từ khoảng cách xa hoặc qua các vật cản. Các thiết bị nghe trộm siêu âm phát ra và nhận lại sóng siêu âm, cho phép thu thập các âm thanh mà không bị phát hiện. Công nghệ này thường được ứng dụng trong an ninh, tình báo và các hoạt động điều tra, giúp thu thập thông tin một cách kín đáo và hiệu quả.

Tổng hợp những thông tin cơ bản nhất về sóng siêu âm và ứng dụng của sóng đã được chia sẻ đến bạn đọc trên đây. Cùng với sự phát triển của khoa học hiện đại, sóng siêu âm ngày càng được khai thác tối đa những lợi ích mà nó mang lại. Chắc chắn rằng gia đình nào cũng sẽ cần có máy rửa bát thông minh làm từ sóng siêu âm để có bộ bát đĩa sạch, đẹp và tiết kiệm chi phí. Hay gia đình đặc thù thường xuyên phải uống rượu hãy trang bị ngay chiếc máy lão hóa rượu Gipwin để bảo vệ sức khỏe từ sớm. Để được tư vấn kỹ hơn, hãy liên hệ với Gipwin theo hotline:0976.106.066 hoặc 0961.150.504,