Zasada działania

Czujniki ultradźwiękowe umożliwiają zarówno bezdotykowe wykrywanie obiektów, jak i pomiar odległości obiektów od czujnika. W celu pomiaru wysyłają one impulsy dźwiękowe o wysokiej częstotliwości. Impulsy rozprzestrzeniają się w powietrzu po trajektorii stożka i odbijają się natychmiast po uderzeniu w powierzchnię. Czujniki działają zgodnie z zasadą działania technologii pomiaru czasu odbicia wiązki. Pozwala to na wykrywanie obiektów i pomiar odległości od czujnika. 

Fale dźwiękowe o częstotliwościach powyżej ok. 16 kHz, niesłyszalne i nieszkodliwe dla ludzi, noszą nazwę ultradźwięków. Mogą one roznosić się za pośrednictwem różnych materiałów: ciał stałych (kontrola materiałowa), tkanek ludzkich lub zwierzęcych (badania sonograficzne), płynów (dźwięki odbierane na statkach) lub otaczającego powietrza. W zależności od typu czujnika jest to możliwe w odległości już zaledwie kilkudziesięciu mm aż do kilku metrów. Dyfuzja fal dźwiękowych w próżni nie jest jednak możliwa. Ponieważ właściwości transmisyjne i prędkość akustyczna różnią się w zależności od materiału, czujniki muszą być specjalnie dostosowane do danego medium. 

Do wytworzenia fal ultradźwiękowych potrzebny jest przetwornik piezoelektryczny, tzw. element piezoceramiczny. Po dotarciu do przedmiotu fale odbijają się (echo), a następnie są ponownie przekształcane w sygnał elektryczny przez ceramikę piezoelektryczną. Czujnik mierzy opóźnienie czasowe pomiędzy przekazywanym impulsem ultradźwiękowym a odbieranym echem i określa odległość do obiektu na podstawie prędkości akustycznej. Dlatego też procedura ta nazywana jest również metodą pomiaru czasu przesłania echa. Przetworniki ultradźwiękowe pracują z różnymi częstotliwościami, wahającymi się od 40 do 850 kHz.