Un sensore a ultrasuoni è un dispositivo elettronico che misura la distanza di un oggetto bersaglio emettendo onde sonore ultrasoniche, e converte il suono riflesso in un segnale elettrico. Le onde ultrasoniche viaggiano più velocemente della velocità del suono udibile (cioè il suono che gli esseri umani possono sentire). I sensori a ultrasuoni hanno due componenti principali: il trasmettitore (che emette il suono utilizzando cristalli piezoelettrici) e il ricevitore (che incontra il suono dopo che ha viaggiato verso e dal bersaglio).
Per calcolare la distanza tra il sensore e l’oggetto, il sensore misura il tempo che passa tra l’emissione del suono da parte del trasmettitore al suo contatto con il ricevitore. La formula per questo calcolo è D = ½ T x C (dove D è la distanza, T è il tempo e C è la velocità del suono ~ 343 metri/secondo). Per esempio, se uno scienziato ha impostato un sensore ad ultrasuoni puntato su una scatola e il suono impiega 0,025 secondi per rimbalzare indietro, la distanza tra il sensore ad ultrasuoni e la scatola sarebbe:
D = 0,5 x 0,025 x 343
o circa 4,2875 metri.
I sensori a ultrasuoni sono utilizzati principalmente come sensori di prossimità. Si possono trovare nella tecnologia di auto-parcheggio delle automobili e nei sistemi di sicurezza anti-collisione. I sensori a ultrasuoni sono anche utilizzati nei sistemi di rilevamento degli ostacoli robotici, così come nella tecnologia di produzione. Rispetto ai sensori a infrarossi (IR) nelle applicazioni di rilevamento di prossimità, i sensori a ultrasuoni non sono così suscettibili alle interferenze di fumo, gas e altre particelle sospese nell’aria (anche se i componenti fisici sono ancora influenzati da variabili come il calore).
I sensori a ultrasuoni sono anche utilizzati come sensori di livello per rilevare, monitorare e regolare i livelli dei liquidi in contenitori chiusi (come i tini nelle fabbriche chimiche). In particolare, la tecnologia a ultrasuoni ha permesso all’industria medica di produrre immagini di organi interni, identificare tumori e garantire la salute dei bambini nel grembo materno.