Un sensore a ultrasuoni è un dispositivo che utilizza il suono ad alta frequenza per misurare la distanza. Questi sensori sono anche noti come ricetrasmettitori e funzionano in modo simile al sonar. Mentre il sonar viene utilizzato principalmente sott’acqua, i ricetrasmettitori a ultrasuoni possono essere utilizzati in aria. I sensori che utilizzano onde ultrasoniche sono comuni nelle applicazioni industriali e mediche.
Questo tipo di sensore è tipicamente costituito da una singola unità ricetrasmittente, che è in grado sia di emettere che di rilevare il suono. Questo dispositivo crea un impulso sonoro che va oltre la portata uditiva dell’orecchio umano. La maggior parte degli oggetti solidi riflette le onde sonore. Il ricetrasmettitore utilizza un timer per determinare con precisione quanto tempo impiega un impulso ultrasonico a “rimbalzare” su un oggetto ed essere restituito all’unità.
Un’onda sonora di solito viaggia a una velocità nota. Nell’aria a temperatura ambiente, questa velocità è di circa 1,126 piedi (343 metri) al secondo. Quando sono noti sia la velocità che il tempo degli impulsi ultrasonici, la distanza di un oggetto riflettente può essere stimata utilizzando calcoli matematici di base. Se un sensore a ultrasuoni emette un impulso e riceve il segnale riflesso un decimo di secondo dopo, ad esempio, l’oggetto si trova a circa 112 metri di distanza.
Tuttavia, un sensore a ultrasuoni non è sempre preciso. Diversi fattori possono degradare la capacità di un sensore di misurare con precisione la distanza. La velocità del suono non è costante, ma può variare a seconda della temperatura e dell’umidità dell’aria. Ciò significa che condizioni molto calde o molto fredde possono rendere inefficace un sensore a ultrasuoni.
Gli oggetti riflettono le onde sonore in modi diversi. Alcuni materiali, come il metallo, riflettono molto bene il suono. I materiali morbidi, compresi i tessuti morbidi, spesso assorbono le onde sonore. La precisione di questo tipo di sensore può essere influenzata dal tipo di oggetto rilevato.
I sensori a ultrasuoni hanno molte applicazioni. Le macchine industriali utilizzano spesso questi sensori per rilevare la presenza di un oggetto in una fabbrica automatizzata. Una macchina progettata per applicare etichette alle bottiglie, ad esempio, può utilizzare metodi a ultrasuoni per determinare quando un prodotto è a posto e pronto per essere stampato. Le installazioni di sicurezza utilizzano anche sensori sonici per rilevare la presenza di una persona non autorizzata. Questi sensori possono essere utilizzati per creare una “recinzione virtuale” attorno a un’area sicura.
Le strutture mediche utilizzano spesso sensori a ultrasuoni. I sensori utilizzati in medicina sono più precisi della maggior parte dei dispositivi industriali, ma funzionano secondo lo stesso principio. L’imaging a ultrasuoni utilizza impulsi ad alta frequenza per rilevare sia oggetti solidi che spazi aperti. Un ricetrasmettitore collegato a un computer è in grado di creare un’immagine che mostra queste diverse aree e può essere utilizzata dai professionisti medici per visualizzare le aree all’interno del corpo umano.