Cum funcționează senzorii cu ultrasunete?

Senzorii cu ultrasunete sunt definiți ca dispozitive electronice care emit o undă acustică dincolo de raza superioară a auzului uman - numită raza sonoră, între 20 hertz și 20 kilohertz - și determinați distanța dintre senzor și un obiect pe baza timpului necesar pentru a trimite semnalul și a primi ecoul. Senzorii cu ultrasunete au multe aplicații, inclusiv: senzori de asistență la parcare în mașini, proximitate alarme, ecografii medicale, măsurarea generică a distanței și identificatori comerciali de pești, printre altele aplicații.

Pentru a genera unda ultrasonică, senzorii cu ultrasunete utilizează un dispozitiv vibrator cunoscut sub numele de traductor pentru a emite impulsuri ultrasonice care se deplasează într-un fascicul în formă de con. Gama unui senzor cu ultrasunete este determinată de frecvența de vibrație a traductorului. Pe măsură ce frecvența crește, undele sonore transmit pe distanțe progresiv mai mici. În schimb, pe măsură ce frecvența scade, undele sonore transmit pe distanțe progresiv mai mari. Astfel, senzorii cu ultrasunete cu rază lungă de acțiune funcționează cel mai bine la frecvențe mai mici, iar senzorii cu ultrasunete cu rază scurtă de acțiune funcționează cel mai bine la frecvențe mai mari.

Senzorii cu ultrasunete vin într-o varietate de configurații și utilizează de obicei unul sau mai multe traductoare, în funcție de aplicație. În cazul unui senzor cu ultrasunete care are mai multe traductoare, distanța dintre traductoare este o caracteristică esențială de luat în considerare. Dacă traductoarele sunt distanțate prea strâns între ele, grinzile în formă de con emise din fiecare pot provoca interferențe nedorite.

Senzorii cu ultrasunete au de obicei o zonă inutilizabilă aproape de fața senzorului, cunoscută sub numele de „zonă oarbă” și dacă fasciculul finalizează un ciclu de detectare înainte ca senzorul să-și finalizeze transmisia, senzorul nu poate primi cu precizie ecou. Această zonă oarbă determină distanța minimă pe care trebuie să o aibă un obiect de la senzorul cu ultrasunete pentru ca dispozitivul să ofere o citire exactă.

Senzorii cu ultrasunete funcționează cel mai bine atunci când sunt poziționați în fața materialelor care reflectă cu ușurință undele ultrasonice, cum ar fi metalul, plasticul și sticla. Acest lucru permite senzorului să ofere o citire precisă la o distanță mai mare de obiectul din fața sa. Cu toate acestea, atunci când senzorul este plasat în fața unui obiect care absoarbe ușor undele ultrasonice, cum ar fi materialul din fibre, senzorul trebuie să se apropie de obiect pentru a da o citire exactă. Unghiul obiectului are, de asemenea, un impact asupra preciziei citirii, cu o suprafață plană la un unghi drept față de senzor, oferind cel mai lung interval de detectare. Această precizie scade odată cu modificarea unghiului unui obiect în raport cu senzorul.