Với giải Câu hỏi 4 trang 44 Chuyên đề Vật lí 11 Kết nối tri thức chi tiết trong Bài 7: Cảm biến giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Chuyên đề Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Chuyên đề Vật lí 11 Bài 7: Cảm biến

Câu hỏi 4 trang 44 Chuyên đề Vật Lí 11: Hãy nêu ví dụ về ứng dụng của cảm biến trong một lĩnh vực khoa học hay cuộc sống mà em biết.

Lời giải:

Cảm biến siêu âm là thiết bị điện tử đo khoảng cách của một đối tượng mục tiêu bằng cách phát ra sóng siêu âm, sau đó âm thanh phản xạ được chuyển đổi thành tín hiệu điện. Theo đó, bộ phát của cảm biến có khả năng tạo ra âm thanh nhờ sử dụng tinh thể áp điện. Còn bộ thu có vai trò tiếp nhận âm thanh đến và đi từ các vị trí khác nhau.

Cảm biến siêu âm có nguyên lý hoạt động dựa trên quá trình cho và nhận, có nghĩa là hệ thống cảm biến sẽ liên tục phát ra các sóng âm thanh ngắn với tần số cao hơn mức mà con người có thể nghe và có tốc độ lan truyền mạnh. Khi các sóng âm này gặp phải vật cản là chất rắn hay chất lỏng thì sẽ tạo ra các bước sóng phản hồi. Sau cùng, thiết bị cảm biến sẽ tiếp nhận, phân tích và xác định chính xác khoảng cách từ cảm biến đến vật cản.

Ứng dụng trên xe ô tô

Trên ô tô, thiết bị cảm biến siêu âm được gắn vào đầu và đuôi xe để đo khoảng cách và báo hiệu khi xe di chuyển gần đến các vật cản. Cụ thể, khi sử dụng, thiết bị này sẽ tạo ra các tia sóng hình nón để đo khoảng cách giữa các phương tiện hoặc chướng ngại vật đang đứng yên hay di chuyển. Quá trình này chỉ mất khoảng 1/1000 giây theo thời gian thực, nhờ đó người sử dụng có thể nhanh chóng phát hiện các vật cản xung quanh xe ô tô và kịp thời xử lý tình huống, tránh xảy ra va chạm.

Khi phát hiện ra chướng ngại vật, hệ thống sẽ gửi cho người lái cảnh báo âm thanh, hình ảnh kèm vạch màu xác định khoảng cách cũng như vị trí giữa xe đến vật cản. 

Ứng dụng cảm biến siêu âm để phát hiện các vật cản cho xe ô tô

Ngoài ngành công nghiệp ô tô, thiết bị cảm biến siêu âm còn được ứng dụng trong các lĩnh vực khác như:

- Công nghiệp sản xuất: Thiết bị cảm biến ứng dụng trực tiếp trong quá trình phát hiện các hư hỏng của sản phẩm hay dùng để xác định kích thước và đo mức nhiên liệu của chất rắn.

- Cảm biến vân tay: Cảm biến này hoạt động bằng cách thu lại sóng âm được phản hồi lại từ làn da của người dùng. Khi người dùng đặt tay lên màn hình điện thoại, sóng siêu âm sẽ phát ra. Con chip thông minh trong điện thoại sẽ dựa vào các sóng siêu âm được phản xạ lại để vẽ dấu vân tay bằng hình ảnh 3D.

- Đo mức nước: Người dùng sẽ đặt thiết bị cảm biến siêu âm bên trên các bồn chứa để điều khiển hoặc báo động mức nước khi vượt cao hơn mức cho phép. Nhờ thiết bị này, người sử dụng vẫn có thể đo được các loại chất lỏng có tính chất ăn mòn mà không cần phải tiếp xúc trực tiếp.