Ультразвуковой датчик измеряет расстояние с помощью звука. Он излучает высокочастотный импульс, ожидает эха и измеряет время прохождения сигнала туда и обратно. Разделив полученное значение на скорость звука и разделив на два, вы получите расстояние. Ультразвуковые датчики работают в воздухе, воде и некоторых твердых телах. Они дешевы, надежны и не подвержены воздействию света.

Технология похожа на сонар. Преобразователь генерирует импульс и принимает эхо. Частота находится выше уровня человеческого слуха, обычно 40 кГц. Датчик выдает сигнал, пропорциональный расстоянию. Некоторые датчики имеют отдельные передающий и приемный преобразователи. Другие используют один преобразователь, который переключается между режимами.

Характеристики ультразвукового датчика

• Диапазон измерений: от нескольких сантиметров до нескольких метров.
• Ширина луча: большая, что ограничивает угловое разрешение.
• Частота обновления: ниже, чем у инфракрасных радаров или лидаров.
• На него влияют температура, влажность и ветер.
• Плохо распознает мягкие, наклонные или мелкие объекты.

Ультразвуковые датчики широко используются в мобильных роботах для обнаружения препятствий. Они недороги и надежны в помещениях. Робот-пылесос использует ультразвуковые датчики, чтобы избегать лестниц и стен. Автомобиль использует их для помощи при парковке. Широкий луч является одновременно преимуществом и недостатком. Он обнаруживает препятствия на большой площади, но не может точно определить их местоположение. Это делает его хорошим для безопасных остановок, но плохим для построения карты. Ультразвуковые датчики часто используются в паре с инфракрасными или лидарными датчиками. Инфракрасный датчик обеспечивает узкий луч для точного обнаружения. Ультразвуковой датчик обеспечивает широкий луч для безопасности. Вместе они охватывают большую площадь, чем каждый из них по отдельности.