Werkingsprincipe

Ultrasone sensoren zijn in staat voorwerpen contactloos te detecteren en de afstand van voorwerpen tot de sensor te meten. Om afstanden te meten, zenden ze hoogfrequente geluidspulsen uit. De pulsen verspreiden zich in kegelvorm door de lucht en worden teruggekaatst zodra zij tegen een oppervlak botsen. De sensoren functioneren volgens het principe van looptijdmeting. Dit maakt het mogelijk voorwerpen te detecteren en hun afstand tot de sensor te meten. 

Geluidsgolven op frequenties boven ongeveer 16 kHz die niet hoorbaar en onschadelijk zijn voor mensen worden ultrasoon genoemd. Ze kunnen door verschillende materialen worden verspreid: vaste voorwerpen (materiële/fysieke invloed), menselijk of dierlijk weefsel (medische echografieën), vloeistoffen (echopeilingen in schepen) of de omringende lucht. Afhankelijk van het sensortype is dit mogelijk vanaf een afstand van slechts enkele centimeters tot op meer dan een halve meter. De verspreiding van geluidsgolven in een vacuüm is echter onmogelijk. Omdat het transmissiegedrag en de geluidssnelheid verschillen naargelang het materiaal moeten sensoren speciaal op het respectievelijke transmissiemedium worden afgestemd. 

De opwekking van ultrasone golven vereist een piëzo-elektrische transducent, het zogenaamde piëzo-elektrisch kristal. Zodra ze een voorwerp ontmoeten, worden de golven teruggekaatst (echo) en door het piëzo-elektrisch kristal opnieuw omgezet in een elektrisch signaal. De sensor meet het tijdsverschil tussen de uitgezonden ultrasone puls en het ontvangen echosignaal en bepaalt de afstand tot aan het voorwerp met behulp van de geluidssnelheid. Deze procedure wordt daarom ook wel eens echo-looptijdmeting genoemd. Ultrasone transducenten werken met verschillende frequenties, gaande van 40 tot 850 kHz.