Ультразвуковой датчик — это устройство, которое использует высокочастотный звук для измерения расстояния. Эти датчики также известны как приемопередатчики и работают аналогично сонару. В то время как сонар в основном используется под водой, ультразвуковые приемопередатчики могут использоваться в воздухе. Датчики, использующие ультразвуковые волны, широко используются в промышленности и медицине.
Этот тип датчика обычно состоит из одного блока приемопередатчика, который может как излучать, так и обнаруживать звук. Это устройство создает звуковой импульс, который находится за пределами слышимости человеческого уха. Большинство твердых тел отражают звуковые волны. Приемопередатчик использует таймер, чтобы точно определить, сколько времени требуется ультразвуковому импульсу, чтобы «отразиться» от объекта и вернуться в устройство.
Звуковая волна обычно распространяется с известной скоростью. В воздухе комнатной температуры эта скорость составляет примерно 1126 футов (343 метра) в секунду. Когда известны и скорость, и время ультразвуковых импульсов, расстояние до отражающего объекта можно оценить с помощью основных математических вычислений. Если ультразвуковой датчик излучает импульс и получает отраженный сигнал, например, на одну десятую секунды позже, объект находится на расстоянии около 112 футов (34 метра).
Однако ультразвуковой датчик не всегда точен. Несколько факторов могут ухудшить способность датчика точно измерять расстояние. Скорость звука непостоянна, но может меняться в зависимости от температуры и влажности воздуха. Это означает, что очень теплые или очень холодные условия могут сделать ультразвуковой датчик неэффективным.
Предметы по-разному отражают звуковые волны. Некоторые материалы, например металл, очень хорошо отражают звук. Мягкие материалы, включая плюшевые ткани, часто поглощают звуковые волны. На точность датчика этого типа может влиять тип обнаруживаемого объекта.
Ультразвуковые датчики имеют множество применений. Промышленные машины часто используют эти датчики для обнаружения присутствия объекта на автоматизированном заводе. Например, машина, предназначенная для нанесения этикеток на бутылки, может использовать ультразвуковые методы для определения того, когда продукт находится на месте и готов к маркировке. Охранные установки также используют звуковые датчики для обнаружения присутствия посторонних лиц. Эти датчики можно использовать для создания «виртуального забора» вокруг охраняемой территории.
Медицинские учреждения часто используют ультразвуковые датчики. Датчики, используемые в медицине, более точны, чем большинство промышленных устройств, но работают по тому же принципу. Ультразвуковая визуализация использует высокочастотные импульсы для обнаружения как твердых объектов, так и открытых пространств. Приемопередатчик, подключенный к компьютеру, может создавать изображение, показывающее эти различные области, и может использоваться медицинскими работниками для визуализации областей внутри человеческого тела.