Ein Ultraschallsensor misst Entfernungen mithilfe von Schall. Er sendet einen hochfrequenten Impuls aus, wartet auf das Echo und misst die Laufzeit. Teilt man diese durch die Schallgeschwindigkeit und anschließend durch zwei, erhält man die Entfernung. Ultraschallsensoren funktionieren in Luft, Wasser und einigen Feststoffen. Sie sind kostengünstig, robust und unempfindlich gegenüber Lichtverhältnissen.

Die Technologie ähnelt Sonar. Ein Wandler erzeugt den Impuls und empfängt das Echo. Die Frequenz liegt oberhalb des menschlichen Hörbereichs, typischerweise bei 40 kHz. Der Sensor gibt ein Signal proportional zur Entfernung aus. Einige Sensoren verfügen über separate Sende- und Empfangswandler. Andere verwenden einen einzigen Wandler, der zwischen verschiedenen Betriebsmodi umschaltet.

Eigenschaften des Ultraschallsensors

• Reichweite: von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern.
• Strahlbreite: breit, was die Winkelauflösung einschränkt.
• Aktualisierungsrate: langsamer als bei Infrarot oder Lidar.
• Abhängig von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Wind.
• Ungeeignet zum Erkennen weicher, schräger oder kleiner Objekte.

Ultraschallsensoren sind bei mobilen Robotern zur Hinderniserkennung weit verbreitet. Sie sind kostengünstig und zuverlässig in Innenräumen. Saugroboter nutzen Ultraschallsensoren, um Treppen und Wände zu umfahren. Autos verwenden sie zur Einparkhilfe. Der breite Erfassungsbereich ist sowohl Vor- als auch Nachteil. Er erkennt Hindernisse in einem großen Bereich, kann aber deren genaue Position nicht bestimmen. Daher eignet er sich gut für Sicherheitsstopps, aber weniger für die Kartierung. Ultraschallsensoren werden oft mit Infrarot- oder Lidar-Systemen kombiniert. Der Infrarotsensor liefert einen schmalen Strahl für präzise Erkennung. Der Ultraschallsensor bietet einen breiten Strahl für mehr Sicherheit. Zusammen decken sie einen größeren Bereich ab als jeder Sensor allein.