Működési elv

Az ultrahangos érzékelők egyaránt képesek az érintésmentes objektumérzékelésre és az objektumok érzékelőtől való távolságának mérésére is. A méréshez nagy frekvenciájú hangimpulzusokat küldenek. Az érzékelők az impulzusokat kúp alakban a levegőbe bocsátják, ahonnan, ha egy felülettel érintkeznek, visszaverődnek. Az érzékelők a time-of-flight (TOF) technológia elvét alkalmazzák. Ennek segítségével érzékelik az objektumokat és mérik az érzékelőtől való távolságukat. 

Az emberre veszélytelen, hozzávetőleg 16 kHz fölötti frekvenciájú, nem hallható hanghullámokat nevezik ultrahangnak. Az ultrahang különböző anyagokon át terjed: tömör objektumok (anyagellenőrzés), emberi és állati szövet (orvosi szonográfia), folyadékok (visszhang a hajókon) és a környező levegő. Az érzékelő típusától függően ez lehet csupán néhány centiméter, de akár többször 30 centiméter is. A hanghullámok vákuumban nem terjednek. A terjedés módja és a hang sebessége különböző anyagokban más és más lehet, ezért az érzékelőket kifejezetten az adott közeghez kell igazítani. 

Ultrahangos hullámok létrehozásához piezoelektromos jelátalakító, úgy nevezett piezokerámia szükséges. Amint egy objektumba ütköznek, a hullámok visszaverődnek (echó), és a piezokerámia ismét elektromos jellé alakítja őket. Az érzékelő megméri a kibocsátott ultrahangos impulzus és a vett echó közötti időeltérést, és a hangsebesség segítségével meghatározza az objektum távolságát. A folyamatot magát ezért echóátviteli időn alapuló módszernek is nevezik. Az ultrahangos jelátalakítók eltérő, 40 … 850 kHz közötti frekvenciákon dolgoznak.