Siêu âm phát hiện rò rỉ khí nén hoạt động như thế nào?

Nhiều kỹ sư bảo trì đã nghe về 'dò rò rỉ bằng siêu âm' nhưng chưa rõ nó hoạt động ra sao và vì sao lại tin cậy hơn phương pháp bọt xà phòng. Bài viết này giải thích nguyên lý vật lý phía sau, từ khe rò đến màn hình thiết bị.

Khe rò khí nén phát ra siêu âm

Khi khí nén thoát qua một khe hở, dòng chảy chuyển từ trạng thái tầng (êm) sang trạng thái rối (turbulent). Dòng rối này tạo ra dao động âm trên một dải tần rất rộng, kéo lên tận vùng siêu âm — trên 20 kHz, ngoài ngưỡng nghe của tai người. Càng gần điểm rò, cường độ siêu âm càng mạnh; và vì siêu âm có tính định hướng cao, ta có thể lần theo nó để xác định vị trí chính xác.

Vì sao dải rộng 20–100 kHz quan trọng

Các máy dò truyền thống dùng đầu dò áp điện cộng hưởng quanh một tần số hẹp — thường là 40 kHz. Vấn đề là ở 40 kHz cũng có nhiều nguồn siêu âm gây nhiễu trong nhà máy (van, động cơ, khí xả), khiến việc phân biệt rò rỉ khó khăn.

SONAPHONE dùng cảm biến dải rộng thu từ 20 đến 100 kHz. Màn hình hiển thị phổ tần (spectrogram) cho biết ngay nhiễu nằm ở dải nào; người dùng chỉ cần chạm màn hình để dời tần số nghe ra khỏi vùng nhiễu. Nhờ đó dò được rò rỉ tin cậy cả trong môi trường rất ồn — điều mà máy 40 kHz khó làm.

Hai công cụ: máy cầm tay và camera âm thanh

Máy kiểm tra siêu âm SONAPHONE dùng cảm biến âm khí (airborne) BS10 để quét dọc đường ống và điểm nối, nghe tín hiệu qua tai nghe công nghiệp và xem mức âm trên màn hình.

Camera âm thanh SONASCREEN 2 đi xa hơn: nó kết hợp hình ảnh quang học với bản đồ âm thanh, cho phép 'nhìn thấy' rò rỉ như một vùng màu trên khung hình, định vị nhiều điểm cùng lúc — lý tưởng cho khu vực rộng hoặc đường ống trên cao.

Từ phát hiện đến báo cáo

Quy trình điển hình: quét hệ thống → khoanh vùng phát xạ siêu âm → định vị chính xác điểm rò → đánh dấu và ghi nhận (ảnh, ghi chú thoại, vị trí) → xuất báo cáo. Toàn bộ dữ liệu số hóa giúp lập kế hoạch sửa chữa theo mức độ ưu tiên và theo dõi trạng thái khắc phục.