سنسور التراسونیک

سنسور آلتراسونیک وسیله ای الکترونیکی است که با انتشار امواج صوتی آلتراسونیک فاصله یک جسم مورد نظر را اندازه گیری می کند و صدای بازتاب شده را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. امواج اولتراسونیک سریعتر از سرعت صدای قابل شنیدن (یعنی صدایی که انسان می تواند بشنود) حرکت می کند. سنسورهای آلتراسونیک دو جزء اصلی دارند: فرستنده (که صدا را با استفاده از کریستال های پیزوالکتریک منتشر می کند) و گیرنده (که پس از حرکت به هدف و برگشت با صدا با آن مواجه می شود). سنسور های التراسونیک سنسور های غیر تماسی هستند. همان طور که از نام این دسته از سنسور ها پیداست این سنسور ها بر اساس ارسال و دریافت امواج التراسونیک کار میکنند. التراسونیک (Ultrasonic) به معنی امواج فرا صوت می باشد.

این امواج امواجی مکانیکی هستند که از محدوده شنوایی انسان خارج می باشند. هر ماده ای ضریب نفوذپذیری خاصی در برابر تابش امواج التراسونیک داشته و مقداری از این امواج را از خود عبور داده و مقداری را بازتاب میکند در این سنسور ها یک فرستنده امواج فراصوت و یک گیرنده امواج فراصوت وجود دارد.

این نوع سنسور ها  به سه دسته کلی یک طرفه (Defuse) بازگشتی (Reflective) و دو طرفه (Through-Beam) تقسیم بندی می شوند. اما نوع بسیار متداول تر آنها سنسور های نوع یک طرفه می باشند.

در مدل یک طرفه امواج فراصوت پس از انتشار توسط فرستنده سنسور و برخورد به مانع در مسیر پرتو به سمت گیرنده سنسور بازتاب داده می شوند و سنسور با اندازه گیری اختلاف مدت زمان بین ارسال و دریافت این امواج می تواند وجود یا عدم وجود موانع، فاصله مانع از سنسور و حتی سرعت حرکت سنسور را محاسبه نماید.

در سنسور های نوع رفلکتوری از یک سطح بازتاب دهنده در برابر سنسور استفاده می شود که باعث می شود امواج ارسالی توسط فرستنده به طور دائمی توسط گیرنده دریافت شود و در صورتی که مانعی بین سنسور و بازتاب دهنده قرار بگیرد باعث می شود که این ارتباط قطع شده و خروجی سنسور فعال گردد.

در سنسور های نوع دوطرفه از یک فرستنده و گیرنده جدا استفاده شده و این دو در فاصله مد نظر روبروی یک دیگر نصب شده و در صورت قرار گرفتن جسم بین این دو خروجی سنسور فعال میشود.

به طور کلی این نوع از سنسور ها توانایی تشخیص انواع اجسام از قبیل جامد یا مایع را بدون در نظر گرفتن رنگ، شکل، جنس و شفاف یا مات بودن آنها دارند.

برای تشخیص اجسام شفاف که ممکن است فناوری های نوری از کار بیفتند، حسگرهای اولتراسونیک یک انتخاب قابل اعتماد هستند.

سنسور های التراسونیک از نظر فرکانس کاری نیز به دو دسته فرکانس بالا و فرکانس پایین تقسیم میشوند. سنسور های فرکانس پایین در مانع یابی و تشخیص فاصله و سنسور های فرکانس بالا در تجهیزات نظامی و پزشکی نظیر رادار ها و دستگاه های سونوگرافی استفاده می شوند.

سطح مقطع راداری کمک می کند تا بدانیم یک هدف چقدر توانایی بازتاب امواج اولتراسونیک و ارسال آنها را دارد. اجسام کج/خمیده بیشتر سیگنال های اولتراسونیک را که به سمت هدف منتقل می شوند پراکنده می کنند و منجر به حداقل پاسخ اکو می شوند. در حالی که سطوحی مانند صاف، مسطح، متراکم و بزرگ پاسخ های پژواک قوی ارائه می دهند. اهداف جزئی یا اهدافی که به طور متوسط صدا را منحرف می کنند مانند انسان، حیوانات و گیاهان منجر به حداقل پاسخ های حسی می شوند. به منظور ایجاد پاسخ سنجش بالاتر، یک هدف صاف باید به سمت سنسور در زاویه 900 باشد. اما، سطوح صلب / ناهموار انحرافات زاویه ای بزرگتری را نشان می دهند.