Ultraschall-Sensoren basieren auf dem Echoprinzip. Sie senden in kurzen, regelmäßigen Zeitabständen Ultraschall-Bursts aus, die an Gegenständen, von Personen und Flüssigkeiten reflektiert werden. Der reflektierte Schallimpuls wird von dem Sensor empfangen und ausgewertet. Der Echo-Schallimpuls wird mit vorherigen Schallimpulsen verglichen und aus den Änderungen im Impulsverhalten werden Rückschlüsse auf Veränderungen in überwachten Räumen und Materialien abgeleitet.

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Prinzip des Ultraschall-Sensors

Dem Verfahren nach strahlen Ultraschall-Sensoren in regelmäßigen Abständen einen kurzen Burst mit Ultraschallschwingungen aus. Da die Schallgeschwindigkeit sehr stark vom Material abhängt, sind die Burstdauer, die Burstwiederholrate und die Ultraschallfrequenz abhängig von der Anwendung. Die Ultraschallbursts können wenige Millisekunden dauern und in Abständen von wenigen Millisekunden ausgestrahlt werden. Der ausgesendete Ultraschallimpuls breitet sich im Raum oder im Material aus und wird an Wänden, von Personen oder an Materialveränderungen reflektiert und gelangt als reflektierter Schallburst zurück zum Ultraschall-Sensor, wo der als Echo empfangen wird. Aus der Laufzeit zwischen dem ausgestrahlten Burst und dem Echo-Impuls kann die Entfernung, aus der Amplitude und der Phase des Echos können Rückschlüsse auf die Reflexion abgeleitet werden.

Der Ultraschall im Burst kann Frequenzen oberhalb von 15 kHz haben, bis hin zum Hyperschall bei über 1 GHz. Die Schallintensität und der Schalldruck sind ebenfalls stark abhängig von der Anwendung. Zu diesen gehören die Raumüberwachung mit Anwesenheitssensoren, Füllstandsmessungen, Echolote, Materialprüfung, Oberflächenbeschaffenheit, uvm.