BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ VI ĐIỆN TỬ VÀ TIN HỌC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
MÁY RỬA SIÊU ÂM TẠI VIỆT NAM

Chủ nhiệm đề tài: MAI XUÂN SỸ

4. Tác dụng của tần số 19
5. Tính quan trọng của sự phân hủy khí hơi 20
IV. Mt s ng dng c th dùng trong k thut siêu âm. 20
B. Thc hin các ni dung nghiên cu: 211

I. o các tham s tr kháng, in dung ca các cm bin phc v cho thit k. 21
II. Ch to máy phát tín hiu phc v cho quá trình nghiên cu ch th kích hot công sut
u do siêu âm. 24
III. Thit k b x lý trung tâm phc v quá trình iu khin cp tín hiu máy phát và kích
hot công sut. 29
IV. Thit k ch to b khuch i công sut. 41
V. Thit k m
ch bo v quá dòng tc  cao 47
VI. Thit k ch to b c khí gá  cho b ra siêu âm 53
VII. Xây dng h o và kim tra kt qu ch th 54
VIII. Ra th mt s dng c y t: 57
IX. Quy trình công ngh “Thit k ch to máy ra siêu âm” trong phòng thí nghim 57
X. Tính nng k thut ca máy: 60
C. Kt lun và kin ngh: 61
1. Kết luận 61
2. Kiế
n nghị: 61
Ngày nay nn sn xut công nghip ngày càng hin i các dây chuyn
sn xut ra i bo m sn xut hàng triu sn phm cùng loi trong mt nm.
Thc t này òi hi cht lng,  ng u kích thc,  lp li rt cao 
bo m lp ln m
t cách d dàng, tn ít thi gian công sc và h giá thành sn
phm.  t c iu ó các dây chuyn công ngh thng trang b nhiu
thit b ra siêu âm trong các công on khác nhau. Bo m làm sch “tuyt
i” b mt ca các sn phm trc khi bc sang công on gia công khác
trên sn phm ó. Công ngh ra siêu âm c bit rt cn trong công nghip
ch
to các bn mch in t có mt  linh kin cao, trong các thit b ch to
các chi tit c khí bng kim loi, có hình dáng ngóc ngách, nhiu l nhng,
Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
3
phi có  sch,  cng,  chính xác cao. Công ngh ra siêu âm giúp chúng
ta x lý các bi bn trên b mt chi tit trên trc khi a vào công on ph
mt, làm bóng b mt. Di ây chúng tôi xin mô t công ngh làm sch b
mt bng k thut và công ngh làm sch siêu âm.
a. Nguyên lý làm sạch bằng công nghệ rửa siêu âm.
Vy siêu âm là gì? Và nó c ng dng nh th nào  ch to máy r
a
siêu âm?
Công ngh ra các vt th bng hóa cht ty ra và tác ng c hc ngày
nay ã không còn áp ng c yêu cu v làm sch b mt và nâng cao cht
lng ca sn phm trong sn xut công nghip, trong ty ra các dng c y t,
dng c quang hc, dng c màng lc tinh vi trong công ngh sinh hc và công
ngh ch to hóa cht.

là bong bóng. Kích thc nhng bong bóng này phát trin khá a dng, thông
thng ph thuc vào tn s ca sóng siêu âm. Sóng siêu âm càng cao kích
thc sóng bong bóng càng nh.
Nhng bong bóng này di chuyn k tip nhau trong môi trng cht lng
cho n khi p vào b mt vt cn trên ng truyn sóng. Di tác dng lc
nén ca sóng các bong bóng v tung to ra các v n, bn các ht cht lng trc
tip vào b mt vt. Nhng v
bn phá này chia ct các màn cht bn, bi cn
ph trên b mt và kéo chúng ra khi vt khi có áp sut âm xut hin trong lòng
cht lng gn sát b mt vt.
 công ngh ra siêu âm có hiu sut cao chúng ta phi áp dng các
dung môi ty ra phù hp cho tng loi cht bn bo m cht b chia tách d
hòa tan trong dung môi và tách d dàng ra khi b mt vt cn ra. Trong quá
trình ra siêu âm l
p dung môi ty ra gn vi b mt vt dn dn b bão hòa
do mt  cht bn tách ra khi vt tng. Nh vy theo thi gian các dung môi
ty ra lp gn vi b mt vt mt kh nng kích hot.  tng hiu sut ty
ra ta có th chao lc vt hoc thay i cng  sóng siêu âm theo mt tn s
th
p hn nhiu so vi tn s làm vic thc t ca sóng siêu âm.
i vi b mt vt cn ra có nhiu hc, l sâu trong vt hoc có hình
dáng ngon ngèo chúng ta cn t vt trong b ra  t th sao cho cht bn
tách ra d dàng di chuyn ra khi l, hc ca nó. Trong mt s trng hp cn
to mt dòng cht lng tun hoàn trong dung d
ch ty ra.
Nh vy  ra siêu âm hiu qu cao cn có mt quy trình ra c th cho
tng i tng vt cn ra cng nh dng bi bn bám trên vt ó.
b. Quá trình làm sạch bằng công nghệ rửa siêu âm.
Khi cp in cho cm bin siêu âm, cm bin này to ra nhng dao ng
sóng c trên b mt ca nó vi tn sut l

Vi vic to bt sóng và bn phá b mt bng bt sóng, sóng siêu âm ã
làm tng hiu sut ty ra bng cách hn ch s hình thành lp hóa cht bão
hòa to iu kin cho lp hóa cht tích cc trc tip tip xúc vi b mt vt cn
ra.
Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
6

Mt vài bi bn không hòa tan mà ch bám mt cách lng lo trên b mt
ca vt nh lc liên kt ion hoc lc Cohesive. Nhng bi bn này d dàng loi
b bng cách cng bc mt lc ln hn lc bám dính ca nó vi b mt là bi
bn ã c tách ra khi b mt mt cách d dàng. Xem hình di:

 quá trình ty ra siêu âm t hiu qu cao òi hi dung dch ty ra
phi dính t c các ht bi bn cn làm sch

Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
7
Trong thc t có rt nhiu dng bi bn khác nhau có th tan hoc không
tan trong dung dch ty ra.  công ngh ra siêu âm có hiu qu cn phi
chn cht ty ra phù hp cng nh cung cp nng lng siêu âm cn thit và
yu t nhit  cng không kém phn quan trng thúc y quá trình làm sch
b mt.
Khác vi các kiu ty ra khác sóng siêu âm thông qua các bong bóng có
th

Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
8
,c. Phạm vi ứng dụng:
Bi nhng c im và kh nng u vit nên k thut ra siêu âm c
ng dng rng rãi vi phm vi rng trong nhiu lnh vc.
 Trong Phòng thí nghiệm khoa học
•  thy tinh
• ng kim tra, ng soi, ng thí nghim
• ng hút Pipettes
• Thu kính
• Dng c nghiên cu khoa hc
• H
p cht
 Sản xuất công nghiệp
• Thit b chuyn mch
• R le và ng c
• Ph tùng  gá lp, bánh rng…
• Thit b chính xác
• B phn kim loi và nha plastic
• Các chi tit làm bng kim loi và nha PVC.
• Quy trình ghép ni lp ráp
 Sản xuất công nghệ điện tử
• Bng m
ch máy tính PC
• Bng mch linh kin in t công ngh hàn b mt.
• Công ngh ch to  s dng gm s.
• T in.

cảm biến siêu âm, bể rửa và máy phát siêu âm công suất. Máy phát siêu âm
công sut truyn mt nng lng in  mt tn s nht nh nào ó cho cm
bin siêu âm, cm bin này bin i nng lng in sang nng lng c di
dng sóng.
1. Đầu dò siêu âm
Hin nay có hai lo
i hiu ng vt lý có th to ra ngun sóng siêu âm
công sut ln là: Hiu ng t ro(Magnetostrictive) và hiu ng áp in
(Piezoelectric).
Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
10

Nguyên lý hoạt động của cảm biến từ giảo:
Hiu ng t gio (Magnetostrictive) là hin tng dao ng c hc ca
vt liu st t nh (permaloy) khi cng  t trng i qua nó thay i. Thc
t cho thy khi dn t trng xoay chiu vào tm vt liu st t, tm vt liu
này b co giãn v kích thc to nên các sóng
ng trên b mt vt liu t theo
tn s bin i ca t trng i qua nó. Mc  dao ng này có th lên ti 1.0
÷ 10µm  di tn s 50kHz.

Nh vy quá trình to sóng âm  hiu ng t gio là quá trình bin i
nng lng in sang t trng và t trng sang nng lng c hc. Quá trình
bin i trên to ra s mt mát v mt nng lng do vy các cm bin siêu âm

Di tác dng ca in tích t trên hai in cc ca cm bin, l
p gm
cùng in cc kim loi chu mt lc xon rt ln. Do cm bin có cu to dng
xuyn nên lc có dãn ra biên là không ln, lc ch yu xut hin trên b mt
hình xuyn to ra nhng dao ng sóng ng.
Nu ta gn cht cm bin vào mt tm thép – tm thép s do ng, to
ra sóng c có công sut ln truyn theo ph
ng vuông góc vi trc xuyn. 
sóng c truyn ra b ra hiu sut cao cn gn cht b mt cm bin vi áy b
thông qua lp cách in nhng có in tr sóng gn vi tr sóng ca thành b.
Các nhà ch to ã to ra các b ra siêu âm dùng vt liu thép không r 314 –
Kt cu b,  dày ca nó ã c tính toán sao có hi
u sut siêu âm là cao
nht.
Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
12

Một số khái niệm và định nghĩa các tham số của đầu dò siêu âm
 Xác nh thông s c bn ca u dò hoc cm bin.
 thit k ch to máy ra siêu âm, iu quan trng là phi hiu rõ
nhng thông s c bn ca cm bin siêu âm. Di ây là mt s khái nim
chính v cm bin siêu âm bng gm áp in (PZT).
Nh chúng ta ã bit, khi cm bin PZT c t mt in áp – kính
thc ca cm bin b bin dng. Ngc li, nu ta to ra s bin dng v kích

c s dng khi lng in
tích thu c trên in cc khi có mt lc c hc tác ng trên nó  c 3
Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
13
hng. d
31
c biu din in tích thu c trên in cc khi tác ng mt lc
vuông góc vi các trc phân cc. Hình nh gii thiu b cm bin siêu âm:
Ultrasonic Cleaning Transducers (Catalog
No. 90-)
Nng sut cao
Tm hot ng ln
Nhit  thp
Không b nh hng khi ti thay i
Giá c cnh tranh
Ứng dụng tiêu biểu
B cm bin trong máy ra siêu âm


 cng hng
riêng ca nó.
Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
15

- Quét tn s:
Trong mt s trng hp máy phát siêu âm có th iu bin tn s xung
quanh tn s cng hng ca nó.

- Tn s và biên  ca máy phát siêu âm:
Tn s và biên  là c trung có bn ca sóng âm. Hình v di ây biu
din các búp sóng truyn trong môi trng  các ch  khác nhau:

III. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình làm sạch bằng công nghệ rửa siêu
âm
S phân phi nng lng siêu âm:
Quá trình phân phi nng lng xy ra trong k thut ra siêu âm yêu cu
phi có hai yu t:
- Ngun sóng to ra phi c truyn trong môi trng cht lng và mt
cn ra phi c tip xúc trc tip vi cht lng.
Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
16
- Nhng bt bong bóng c to ra phi có nng lng  ln bo m
khi nó gii phóng  gây nên các tác ng n cht bn ca toàn b b

bong bóng c to ra  tn s thp có kh nng kích n mnh hn nhng bong
bóng to ra  tn s cao.
Hình minh ha di ây mô t kích thc, mt  ca sóng siêu âm to bi
hai tn s khác nhau  cùng mt ch  công sut siêu âm nh nhau.

2. Tác dụng của hóa chất
 quá trình ra t hiu qu cao nht ngoài các yu t nh thi gian, nhit
, hóa cht ty ra còn mt yu t t bit quan trng khác na là mt  bt
khí siêu âm trong dung dch ty ra.
La chn hp cht hóa hc thích hp c bit quan trng  mang li thành
công toàn din cho quy trình làm sch bng k thut sóng siêu âm. S l
a chn
thành phn hóa hc này phi c tng thích vi thành phn base kim loi
c ra và có kh nng ty ra cht bn. Nó cng phi có phi có kh nng
to s si bong bóng tt. Hu ht nhng cht ty ra hóa hc có th c s
dng thun li vi k thut sóng siêu âm. Chúng có nhng công thc c bit
 s d
ng cho k thut ra siêu âm. S dng nhng công thc cho vic ty ra
thích hp có th yêu cu ti mt vài các thit b mà cn c nghiên cu xem
xét rõ ràng bao gm c tng công sut mang li hiu qu.

Tài liu trích dn : Branson ultrasonic cleaner application note
Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
18

cho vic loi b khí c. Vic kh ht khí c hoàn thành khi nhng bong bóng
nh ca khí không nhìn thy reo nên trên b mt b
mt ca cht lng.
Tài liu trích dn : Branson ultrasonic cleaner application note
Công sut siêu âm phân phi cho b ra siêu âm phi tng thích vi toàn
b s si bong bóng trong cht lng vi ti làm vic. n v o thng c s
dng  o công sut siêu âm trong b ra là Watts. Khi th tích ca b tng lên
thì công sut / n v th tích gim i. Nhng thit b cn làm sch có kích
thc rt ln hay có h
 s t l ca b mt ln có th tng thêm mc công sut.
Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
19
Tha công sut có th là nguyên nhân dn ti s n mòn bong bóng hay s
“cháy” trên phn kim loi. i vi nhng quá trình làm sch t  chun xác
cao các thit b ra siêu âm có mt b iu chnh công sut và công sut s
c iu chnh tùy theo mc  yêu cu ca quá trình làm sch.
3. Tác dụng của nhiệt độ:
Nhit  c coi là tham s quan trng nht trong vi
c to ra cng 
cc i ca bong bóng. S thay i nhit  dn n s thay i  nht, kh
nng hòa tan ca khí trong cht lng, mc  khuch tán ca khí trong cht
lng và áp sut hi.  nc tinh khit thì mc  to bong bóng t n cc i
 nhit  gn 160kHz.
 nht ca cht lng làm gi

dch si bong bóng và bt u khuch tán dc theo ng biên gii bên trong
bong bóng. Khi áp sut hi gim i, s si bong bóng bt u quá trình xp
xung do sc cng b mt ca nó. Trong sut quá trình ép nén bt k hi khí
nào trong bong bóng u b nén và cui cùng lan rng khp b mt trong lòng
cht lng. Hiu qu làm sch ln nht
IV. M
ột số ứng dụng cụ thể dùng trong kỹ thuật siêu âm. (Chi tit xem mc
phm vi ng dng trang 7 ca báo cáo)
 Trong Phòng thí nghim khoa hc
 Sn xut công nghip
 Sn xut công ngh in t
 Lnh vc y hc
 Công ngh hoàn kim
Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
21B. Thực hiện các nội dung nghiên cứu:

 tài ã thc hin các ni dung nghiên cu sau và c mô t trong các
chuyên  t 1 ÷ 14:
• Chuyên  1: Báo cáo tng quan v lý thuyt ra siêu âm.
• Chuyên  2: Tính toán thit k tng th.
• Chuyên  3: Tài liu dch lý thuyt c bn v công ngh ra siêu âm.
• Chuyên  4: Tài liu dch v k thut o in dung, tr kháng
• Chuyên  5: Xây dng h
o in dung, tr kháng.

 v lý thuyt o in dung, tr kháng.
Sau khi tìm hiu nghiên cu các phng pháp o in dung và tr kháng
chúng tôi thy máy o HIOKI 3532 – 50 LRC meter phù h
p cho vic o và
xác nh các tham s in dung, tr kháng ca cm bin siêu âm.
Di ây chúng tôi gii thiu các tính nng k thut và cách vn hành
máy o HIOKI 3532 – 50 LRC meter:

Vi vic s dng thit b o tn s có th thay i, HIOKI 3532 LCR
HiTERER ã ci thin công sut vi tc  áp ng 5ms, giúp nâng cao hiu
sut ng truyn. HIOKI 3532 LCR HiTERER bao trùm phm vi tn s t
42Hz n 5MHz. iu kin kim tra có th gn vi iu kin vn hành ca thit
b.  chính xác ±0.08%. Phm vi s dng r
ng rãi
Mt s thông s chính ca thit b o:
Tham số đo
|Z|, |Y|, , Rp, Rs (ESR), G, X, B, Cp, Cs, Lp, Ls, D,
Q
Dải đo
|Z|, R, X
10.00 m to 200.00 M

θ
-180.00° to +180.00°
C
0.3200 pF to 370.00 mF
L
16.000 nH to 750.00 kH
D
0.00001 to 9.99999

 ây : F(kHz): Tn s ;
Y(mS) : addmitance ; Z(k): impedance;
C
p
(nF): in dung song song; C
s
(nF ): in dung ni tip; L
p
(mH): in cm song song;
L
s
(mH): in cm ni tip
Bể 1
F(kHz) 40.00 40.50 41.00 41.50 42.00 42.50 43.00 43.50 44.00 44.50 45.00
Y(mS) 0.617 0.678 0.639 0.785 0.747 0.718 0.726 0.729 0.824 0.879 0.905
Z(k) 1.605 1.560 1.417 1.273 1.123 1.616 1.377 1.262 1.212 1.137 1.105
C
p
(nF) 5.619 6.897 6.812 0.712 1.612 2.285 2.676 2.090 2.982 3.145 3.199
C
s
(nF) 5.660 7.118 12.71 12.61 1.97 2.356 2.701 2.909 2.985 3.148 3.202
L
p
(mH) 2.818 2.238 2.210 2.269 2.903 3.137 3.118 3.631 3.387 3.876 3.909
L
s
(mH) 2.796 2.169 1.184 1.154 7.270 5.966 5.071 4.601 4.382 4.062 3.906
L
s
(mH) 2.589 2.417 2.478 2.752 2.533 2.726 2.714 2.841 2.845 2.744 2.847

Trung tâm công nghệ vi điện tử và tin học
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
Phòng thiết bị điện tử chuyên dụng Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm
Chủ nhiệm: Mai Xuân Sỹ
24
II. Chế tạo máy phát tín hiệu phục vụ cho quá trình nghiên cứu chế thử
kích hoạt công suất đầu do siêu âm.
 phc v cho  tài nghiên cu “thit k, ch to máy ra siêu âm ti
Vit Nam”  tài cn thit k ch to máy phát tín hiu hình Sin có kh nng
iu chnh tn s nhm cung cp ngun tín hiu cho b khuch i công sut
dùng  kích hot cm bi
n.
a. Các yêu cầu kỹ thuật của máy phát tín hiệu cần đạt:
− Di tn s: t 10kHz ÷ 100kHz.
− Dng tín hiu: Sin.
− Biên  u ra: 0 ÷ 5Vpp.
− Ti u ra: ln hn 50.
− iu kin thay i tn s: iu khin ngoài (thông qua b x lý
trung tâm) hoc iu khin trong.

b. Nội dung nghiên cứu đã thực hiện
 to ra tín hiu phát có kh nng iu chnh tn s ta s dng mch t
hp Max038. Di ây tôi xin gii thiu tính nng k thut ca Max038:
Max038 là b phát tn s cao, có th a ra các dng sóng: sin,rng ca,
tam giác, vuông và xung. Tn s u ra thay i trong di tn t 0,1 Hz n 20
MHz. Tn s hay chu k có th c iu chnh bng dòng, áp hay 