Czujnik ultradźwiękowy to urządzenie, które do pomiaru odległości wykorzystuje dźwięk o wysokiej częstotliwości. Czujniki te są również znane jako nadajniki-odbiorniki i działają podobnie do sonaru. Podczas gdy sonar jest używany głównie pod wodą, nadajniki ultradźwiękowe mogą być używane w powietrzu. Czujniki wykorzystujące fale ultradźwiękowe są powszechne w zastosowaniach przemysłowych i medycznych.
Ten typ czujnika zazwyczaj składa się z pojedynczej jednostki nadawczo-odbiorczej, która jest w stanie zarówno emitować, jak i wykrywać dźwięk. To urządzenie wytwarza impuls dźwiękowy, który jest poza zasięgiem słuchu ludzkiego ucha. Większość obiektów stałych odbija fale dźwiękowe. Transceiver wykorzystuje zegar do dokładnego określenia, jak długo impuls ultradźwiękowy „odbije się” od obiektu i zostanie zwrócony do urządzenia.
Fala dźwiękowa zwykle rozchodzi się ze znaną prędkością. W powietrzu o temperaturze pokojowej prędkość ta wynosi około 1,126 stóp (343 metry) na sekundę. Gdy znana jest zarówno prędkość, jak i czas impulsów ultradźwiękowych, odległość od odbijającego obiektu można oszacować za pomocą podstawowych obliczeń matematycznych. Jeśli czujnik ultradźwiękowy wyemituje impuls i odbierze odbity sygnał o jedną dziesiątą sekundy później, obiekt jest oddalony o około 112 metry.
Jednak czujnik ultradźwiękowy nie zawsze jest dokładny. Kilka czynników może obniżyć zdolność czujnika do precyzyjnego pomiaru odległości. Prędkość dźwięku nie jest stała, ale może się zmieniać w zależności od temperatury i wilgotności powietrza. Oznacza to, że bardzo ciepłe lub bardzo zimne warunki mogą spowodować, że czujnik ultradźwiękowy będzie nieskuteczny.
Przedmioty odbijają fale dźwiękowe na różne sposoby. Niektóre materiały, jak np. metal, bardzo dobrze odbijają dźwięk. Miękkie materiały, w tym tkaniny pluszowe, często pochłaniają fale dźwiękowe. Na dokładność tego typu czujnika może mieć wpływ rodzaj wykrywanego obiektu.
Czujniki ultradźwiękowe mają wiele zastosowań. Maszyny przemysłowe często wykorzystują te czujniki do wykrywania obecności obiektu w zautomatyzowanej fabryce. Na przykład maszyna zaprojektowana do nakładania etykiet na butelki może wykorzystywać metody ultradźwiękowe w celu określenia, kiedy produkt jest na miejscu i jest gotowy do stemplowania. Instalacje bezpieczeństwa wykorzystują również czujniki dźwiękowe do wykrywania obecności osoby nieuprawnionej. Czujniki te można wykorzystać do stworzenia „wirtualnego ogrodzenia” wokół bezpiecznego obszaru.
Placówki medyczne często korzystają z czujników ultradźwiękowych. Czujniki stosowane w medycynie są bardziej precyzyjne niż większość urządzeń przemysłowych, ale działają na tej samej zasadzie. Obrazowanie ultradźwiękowe wykorzystuje impulsy o wysokiej częstotliwości do wykrywania zarówno obiektów stałych, jak i otwartych przestrzeni. Transceiver podłączony do komputera jest w stanie stworzyć obraz, który pokazuje te różne obszary i może być używany przez lekarzy do wizualizacji obszarów w ludzkim ciele.