Undele sonore sunt unde mecanice care se pot propaga în gaze, lichide și solide. Undele sonore pot fi împărțite în unde infrasunete, unde sonore și coarne ultrasonice dupa frecventa
Frecvența undelor sonore este între 16Hz-20kHz, care este o undă mecanică care poate fi auzită de urechea umană; unda de infrasunete este o undă mecanică cu o frecvență mai mică de 16Hz; iar unda ultrasonică este o undă mecanică cu o frecvență mai mare de 20kHz.
Senzorii cu ultrasunete emit un set de unde sonore de înaltă frecvență, iar atunci când undele sonore lovesc un obiect, acestea revin și sunt captate. Prin calcularea timpului de la lansare până la revenirea undei sonore și înmulțirea vitezei undei sonore în mediu, se poate obține valoarea distanței obiectului față de senzor. Caracteristicile sunt frecvența înaltă, lungimea de undă scurtă și fenomenul de difracție mică. Caracteristicile sale remarcabile sunt direcționalitate bună, atenuare mică în lichide și solide, capacitate mare de penetrare și reflexie și refracție evidente atunci când întâlnește interfața mediului, deci este utilizat pe scară largă în testele industriale.
Aparat de sudura pentru piese auto din plastic folosește ceramica piezoelectrică pentru a se extinde și a contracta în funcție de direcția tensiunii, pentru a converti semnalele electrice în vibrații ceramice, pentru a face aerul să vibreze prin expansiunea și contracția repetată a ceramicii și să emită unde ultrasonice.
În utilizare reală, un senzor ultrasonic aplică un semnal electric unui traductor ultrasonic (transmițător), transmite unde ultrasonice prin extinderea și contractarea ceramicii piezoelectrice, iar apoi un receptor transformă undele ultrasonice în semnale electrice pentru analiză și adaugă diverse. Această aplicație este în principal folosit pentru a măsura distanțe. Principala performanță a senzorului cu ultrasunete:
(1) Frecvența de lucru:
Frecvența de funcționare este frecvența de rezonanță a foii piezoelectrice. Când frecvența tensiunii AC aplicată acesteia este egală cu frecvența de rezonanță a foii piezoelectrice, energia de ieșire este mai mare și sensibilitatea este mai mare.
(2) Sensibilitate:
Se referă la raportul dintre incrementul de ieșire al senzorului și incrementul de intrare. În aplicațiile practice, sensibilitatea poate exprima gradul de amplificare a semnalului de intrare de către senzor.
(3) Unghiul de direcție:
Senzorul are o directivitate conică de la suprafața superioară, care este definită ca presiunea sonoră din față până la -6dB. În comparație cu senzorul optic, directivitatea este mai largă, dar directivitatea devine mai accentuată pe măsură ce frecvența crește.
(4) Temperatura de lucru:
Deoarece punctul Curie al materialelor piezoelectrice este în general relativ ridicat, mai ales atunci când sonda cu ultrasunete pentru diagnosticare utilizează mai puțină energie, temperatura de lucru este relativ scăzută și poate funcționa mult timp fără defecțiuni. Sondele cu ultrasunete de uz medical au temperaturi relativ ridicate și necesită echipamente frigorifice separate.