سنسور مافوق صوت (Ultrasonic Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور مافوق صوت (Ultrasonic Sensor) :
این مورد مشابه سنسور اولتراسونیک و ترانسدیوسر اولتراسونیک است، اما در اینجا تأکید بر کاربرد سنسور به عنوان یک سیستم کامل (فرستنده+گیرنده+الکترونیک) برای اندازه گیری فاصله یا تشخیص حرکت است. سنسورهای مافوق صوت در رباتیک، اتوماسیون صنعتی، و پارک یاب خودروها بسیار رایج هستند. آنها از یک ترانسدیوسر پیزوالکتریک برای ارسال یک پالس کوتاه اولتراسونیک و سپس گوش دادن به پژواک (اکو) استفاده می کنند. با اندازه گیری زمان بین ارسال و دریافت پژواک (
\[ \Delta t \]) و دانستن سرعت صوت در هوا (
\[ v \approx 343 \, m/s \]در دمای اتاق)، فاصله (
\[ d \]) محاسبه می شود:
\[ d = \frac{v \cdot \Delta t}{2} \].
این سنسورها مزایای قابل توجهی دارند از جمله قابلیت تشخیص انواع مواد (بدون توجه به رنگ و شفافیت)، عملکرد خوب در محیط های پرگرد و غبار، و محدوده اندازه گیری نسبتا وسیع (از چند سانتی متر تا چند متر). با این حال، معایبی نیز دارند: تحت تأثیر دما (که بر سرعت صوت اثر می گذارد) هستند، در محیط های با تلاطم هوا یا باد شدید دقتشان کاهش می یابد، و سطوح نرم (مانند پارچه، فوم) که صدا را جذب می کنند، ممکن است پژواک قابل تشخیصی ایجاد نکنند. همچنین دارای یک منطقه کور (Dead Zone) در نزدیکی سنسور هستند (چند سانتی متر اول) که به دلیل میرایی ارتعاشات پس از ارسال پالس، قابل اندازه گیری نیست.
مدل های مختلفی از سنسورهای اولتراسونیک موجود است، از ماژول های ساده و ارزان (مانند HC-SR04) که در رباتیک آموزشی استفاده می شوند تا سنسورهای صنعتی با قابلیت جبران دما، خروجی آنالوگ (۴-۲۰ میلی آمپر) و پروتکل های ارتباطی (IO-Link) برای کاربردهای اتوماسیون.
کاربردها: رباتیک (اجتناب از مانع)، سنسور پارک خودرو، اندازه گیری سطح مایعات در مخازن، شمارش اجسام در خطوط تولید، و سیستم های امنیتی (تشخیص نفوذ).
\[ d = \frac{v(T) \cdot t}{2} \quad , \quad v(T) \approx 331.3 + 0.606T \]