Principio di funzionamento

I sensori ad ultrasuoni sono in grado rilevare oggetti senza contatto e misurare la distanza degli oggetti dal sensore. Per eseguire la misurazione, inviano impulsi sonori ad alta frequenza. Gli impulsi si diffondono in aria a forma di cono e si riflettono appena colpiscono una superficie. I sensori funzionano secondo il principio della tecnologia del tempo di volo. Ciò consente la rilevazione degli oggetti e la misurazione della relativa distanza dal sensore. 

Le onde sonore a frequenze superiori a 16 kHz, non udibili e non dannose per l'uomo, sono dette ultrasuoni. Vengono diffuse tramite diversi materiali: oggetti solidi (controllo materiale), tessuto umano o animale (ecografia medica), liquidi (ecoscandaglio nelle navi), o aria circostante. Questo è possibile a una distanza di pochi centimetri fino a diversi metri, a seconda del tipo di sensore. Tuttavia, la diffusione delle onde sonore nel vuoto, non è possibile. Dal momento che il comportamento della trasmissione e la velocità acustica variano nei diversi materiali, i sensori devono essere appositamente adattati al rispettivo mezzo.

Per produrre onde ultrasoniche, è necessario un trasduttore piezoelettrico, la cosiddetta piezoceramica. Quando le onde arrivano su un oggetto, vengono riflesse (eco) e trasformate di nuovo in segnale elettrico dalla piezoceramica. Il sensore misura il tempo che intercorre tra l'impulso ad ultrasuoni trasmesso e la eco ricevuta e determina la distanza dall'oggetto mediante la velocità acustica. Per questo motivo, la procedura è anche denominata metodo del tempo di transito dell'eco. I trasduttori ad ultrasuoni funzionano a frequenze diverse , comprese tra 40 … 850 kHz.