超音波センサーとは何ですか？

超音波センサーは、高周波音を使用して距離を測定するデバイスです。 これらのセンサーはトランシーバーとも呼ばれ、ソナーと同様に動作します。 ソナーは主に水中で使用されますが、超音波トランシーバーは空気中でも使用できます。 超音波を使用するセンサーは、産業および医療用途で一般的です。

このタイプのセンサーは通常、単一のトランシーバーユニットで構成されており、音を発したり検出したりすることができます。 このデバイスは、人間の耳の聴覚範囲を超える音波パルスを作成します。 ほとんどの固体オブジェクトは音波を反射します。 トランシーバーはタイマーを使用して、超音波パルスが物体に「跳ね返り」、ユニットに戻されるまでの正確な時間を決定します。

音波は通常、既知の速度で伝わります。 室温の空気では、この速度は毎秒約1,126フィート（343メートル）です。 超音波パルスの速度と時間の両方がわかっている場合、反射物体の距離は、基本的な数学計算を使用して推定できます。 たとえば、1/10秒後に超音波センサーがパルスを発して反射信号を受信した場合、物体は約112フィート（34メートル）離れています。

ただし、超音波センサーは必ずしも正確ではありません。 いくつかの要因により、距離を正確に測定するセンサーの機能が低下する可能性があります。 音速は一定ではありませんが、空気の温度と湿度に応じて変化します。 これは、非常に暖かいまたは非常に寒い状態では、超音波センサーが無効になる可能性があることを意味します。

オブジェクトはさまざまな方法で音波を反射します。 金属などの一部の素材は、音を非常によく反射します。 豪華な生地を含む柔らかい素材は、しばしば音波を吸収します。 このタイプのセンサーの精度は、検出されるオブジェクトのタイプに影響されます。

超音波センサーには多くの用途があります。 産業機械は、これらのセンサーを使用して、自動化された工場内の物体の存在を検出することがよくあります。 たとえば、ボトルにラベルを貼るように設計された機械では、超音波法を使用して、製品が所定の位置にあり、スタンプの準備ができているかどうかを判断します。 セキュリティのインストールでは、音響センサーを使用して、権限のない人物の存在を検出します。 これらのセンサーを使用して、安全なエリアの周囲に「仮想フェンス」を作成できます。

医療施設では、超音波センサーがよく使用されます。 医学で使用されるセンサーは、ほとんどの産業用デバイスよりも正確ですが、同じ原理を使用して動作します。 超音波イメージングでは、高周波パルスを使用して、固体物体とオープンスペースの両方を検出します。 コンピューターに接続されたトランシーバーは、これらの異なる領域を示す画像を作成することができ、医療専門家が人体内の領域を視覚化するために使用できます。