在自然界中，一些動(dòng)物例如蝙蝠和海豚分析聲音或呼叫的回聲（稱為回聲定位的過(guò)程）以導(dǎo)航或?qū)ふ耀C物。在工業(yè)應(yīng)用中，超聲波傳感器使用來(lái)自超聲波的回波分析來(lái)確定物體的存在、位置或距離。

　　超聲波是以高于人類聽覺(jué)所能檢測(cè)到的頻率發(fā)出的聲波-通常高于20 kHz。

　　超聲波傳感器使用壓電陶瓷來(lái)發(fā)射和接收超聲波，在傳輸過(guò)程中將電能轉(zhuǎn)換為聲能，然后在接收過(guò)程中將聲能轉(zhuǎn)換回電能。通過(guò)分析回波的時(shí)間、失真或不存在，超聲波傳感器可以檢測(cè)物體的存在或位置，或測(cè)量到目標(biāo)物體的距離。

　　用于工業(yè)應(yīng)用的超聲波傳感器通常分為三種：漫射模式、逆反射和對(duì)射式。

　　擴(kuò)散模式是最常見的超聲波傳感器類型，使用單個(gè)換能器來(lái)發(fā)射和接收超聲波。一個(gè)簡(jiǎn)單的公式可以計(jì)算物體與換能器的距離：

　　d=到物體的距離，單向(m)

　　c=指定介質(zhì)中的聲速(m/s)

　　t=發(fā)射和接收之間的時(shí)間，也稱為飛行時(shí)間（s）

　　逆反射模式的相似之處在于它僅使用一個(gè)換能器進(jìn)行發(fā)送和接收，但在逆反射模式中，超聲波通過(guò)單獨(dú)安裝的參考反射器不斷反射到換能器。當(dāng)傳感器和參考反射器之間沒(méi)有物體時(shí)，傳感器會(huì)接收到來(lái)自反射器的恒定回波。但是如果物體進(jìn)入感應(yīng)范圍，回波的反射就會(huì)發(fā)生變化，傳感器通過(guò)回波的變化來(lái)檢測(cè)物體的存在。當(dāng)被檢測(cè)物體吸收聲音或當(dāng)其表面不易被檢測(cè)時(shí)，例如非常光滑或傾斜的表面時(shí)，通常使用此模式。

　　對(duì)于對(duì)射模式，發(fā)射器和接收器是沿公共軸彼此相對(duì)安裝的獨(dú)立設(shè)備。當(dāng)物體干擾發(fā)射器和接收器之間的超聲波時(shí)，輸出信號(hào)被激活。對(duì)射式超聲波傳感器的檢測(cè)范圍是典型漫射模式或逆反射傳感器的兩倍。它們的開關(guān)頻率也可以比其他類型快得多。

　　當(dāng)單個(gè)傳感器同時(shí)用作發(fā)射器和接收器時(shí)，它會(huì)遇到盲區(qū)傳感器前方無(wú)法檢測(cè)到物體的區(qū)域。這是因?yàn)閭鞲衅鞑荒芡瑫r(shí)發(fā)送和接收。盲區(qū)的大小取決于共振能量從傳輸?shù)较⑺璧臅r(shí)間。

　　由于對(duì)射式傳感器使用單獨(dú)的設(shè)備進(jìn)行發(fā)射和接收，因此不會(huì)出現(xiàn)盲區(qū)。

　　輸出可以是與測(cè)量距離成比例變化的模擬電壓或電流值、表示位置的數(shù)字值或用于開/關(guān)操作的開關(guān)輸出。

　　超聲波傳感器幾乎適用于任何類型的目標(biāo)介質(zhì)，包括粉末和液體以及透明、高光澤或變色的物體。但是，吸收性材料（例如羊毛、棉花或泡沫）會(huì)降低感應(yīng)距離和準(zhǔn)確性。超聲波傳感器還可以抵抗影響其他類型傳感器的大多數(shù)干擾，例如振動(dòng)、環(huán)境噪聲、灰塵、煙霧或薄霧。一些制造商提供密封在不銹鋼外殼中的設(shè)計(jì)，因此它們可以在惡劣環(huán)境中使用并滿足食品和飲料應(yīng)用的衛(wèi)生要求。

　　感應(yīng)范圍取決于待檢測(cè)物體的表面特性和角度，但通?？梢赃_(dá)到幾米，分辨率在0.1毫米范圍內(nèi)，絕對(duì)精度（到非移動(dòng)物體的距離測(cè)量精度）為1到3%。對(duì)于平坦且與傳感器成直角的表面，可實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)的感應(yīng)范圍。

　　因?yàn)樗鼈円蕾囉诔暡ǖ娘w行時(shí)間，超聲波傳感器對(duì)影響波傳播速度的環(huán)境因素很敏感。例如，空氣溫度*會(huì)對(duì)超聲波傳感器的精度產(chǎn)生重大影響，因此它們通常包括溫度探頭和補(bǔ)償算法。并且在高溫下，空氣中的聲速受濕度的影響，隨著濕度的增加，聲速也隨之增加。