Was ist ein Ultraschallsensor?
Ein Ultraschallsensor ist ein Gerät, das zur Entfernungsmessung hochfrequenten Schall verwendet. Diese Sensoren werden auch als Transceiver bezeichnet und funktionieren ähnlich wie Sonar. Während Sonar hauptsächlich unter Wasser eingesetzt wird, können Ultraschall-Transceiver in der Luft eingesetzt werden. Sensoren, die Ultraschallwellen verwenden, sind in industriellen und medizinischen Anwendungen üblich.
Dieser Sensortyp besteht normalerweise aus einer einzelnen Sende- / Empfangseinheit, die Schall sowohl aussenden als auch erfassen kann. Dieses Gerät erzeugt einen Schallimpuls, der außerhalb des Hörbereichs des menschlichen Ohrs liegt. Die meisten festen Objekte reflektieren Schallwellen. Der Transceiver verwendet einen Zeitgeber, um genau zu bestimmen, wie lange ein Ultraschallimpuls benötigt, um von einem Objekt "abzuprallen" und zum Gerät zurückzukehren.
Eine Schallwelle bewegt sich normalerweise mit einer bekannten Geschwindigkeit. Bei Raumtemperatur beträgt diese Geschwindigkeit ungefähr 343 Meter pro Sekunde. Wenn sowohl die Geschwindigkeit als auch die Zeit von Ultraschallimpulsen bekannt sind, kann die Entfernung eines reflektierenden Objekts unter Verwendung grundlegender mathematischer Berechnungen geschätzt werden. Wenn beispielsweise ein Ultraschallsensor einen Impuls aussendet und das reflektierte Signal eine Zehntelsekunde später empfängt, befindet sich das Objekt in einer Entfernung von etwa 34 Metern.
Ein Ultraschallsensor ist jedoch nicht immer genau. Verschiedene Faktoren können die Fähigkeit eines Sensors zur genauen Entfernungsmessung beeinträchtigen. Die Schallgeschwindigkeit ist nicht konstant, sondern kann je nach Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit variieren. Dies bedeutet, dass sehr warme oder sehr kalte Bedingungen einen Ultraschallsensor unwirksam machen können.
Objekte reflektieren Schallwellen auf unterschiedliche Weise. Einige Materialien wie Metall reflektieren den Klang sehr gut. Weiche Materialien, einschließlich Plüsch, absorbieren oft Schallwellen. Die Genauigkeit dieses Sensortyps kann durch die Art des zu erfassenden Objekts beeinflusst werden.
Ultraschallsensoren haben viele Anwendungen. Industriemaschinen verwenden diese Sensoren häufig, um das Vorhandensein eines Objekts in einer automatisierten Fabrik zu erfassen. Eine Maschine, die zum Anbringen von Etiketten auf Flaschen ausgelegt ist, kann beispielsweise Ultraschallmethoden verwenden, um zu bestimmen, wann ein Produkt in Position ist und zum Stempeln bereit ist. Sicherheitsinstallationen verwenden auch Ultraschallsensoren, um die Anwesenheit einer nicht autorisierten Person zu erkennen. Mit diesen Sensoren kann ein "virtueller Zaun" um einen sicheren Bereich erstellt werden.
In medizinischen Einrichtungen werden häufig Ultraschallsensoren eingesetzt. Die in der Medizin verwendeten Sensoren sind präziser als die meisten industriellen Geräte, arbeiten jedoch nach dem gleichen Prinzip. Ultraschall verwendet hochfrequente Impulse, um sowohl feste Objekte als auch offene Räume zu erfassen. Ein an einen Computer angeschlossener Transceiver kann ein Bild erstellen, das diese verschiedenen Bereiche zeigt, und kann von medizinischen Fachleuten verwendet werden, um Bereiche im menschlichen Körper zu visualisieren.