超聲波傳感器的工作原理是通過送波器將超聲波（振蕩頻率大于20KHz以上的聲波）向對象物發送，受波器接收這種反射波，從接收反射波的有無、多少或從發送超聲波到接收反射波所需的時間與超聲波聲速的關系，來檢測對象物的有無或傳感器與對象物之間的距離。
傳感器有一個陶瓷換能器，當電能施加到其上時會振動。振動壓縮和膨脹從傳感器面到目標物體的波浪中的空氣分子。換能器發送和接收聲音。超聲波傳感器將通過發出聲波來測量距離，然后“收聽”一段時間，允許返回聲波從目標彈起，然后重新傳輸。
由于超聲波傳感器采用了聲音做為傳輸介質而非光因此可應用于光學類傳感器不能應用的場合。超聲波傳感器是透明物體檢測和液位測量的一個很好的解決方案，光電傳感器因為目標透明度而具有挑戰性。目標顏色和/或反射率不會影響可在高眩光環境中可靠運行的超聲波傳感器。
超聲波傳感器用萬用表直接測試是沒有什么反映的。要想測試超聲波傳感器的好壞可以搭一個音頻振蕩電路，當C1為390OμF時，在反相器⑧腳與⑩腳間可產生一個1.9kHz左右的音頻信號。把要檢測的超聲波傳感器(發射和接收)接在⑧腳與⑩腳之間;如果傳感器能發出音頻聲音，基本就可以確定比超聲波傳感器是好的。 注：C1=3900μF時，為1.9kHZ左右；C1=0.O1μF時，約0.76kHZ。
在超聲波傳感器接收的頻率處的任何聲學噪聲可能會干擾該傳感器的輸出。這包括高音噪音，例如由口哨產生的聲音，安全閥，壓縮空氣或氣動裝置的嘶嘶聲。您如果將兩個相同頻率的超聲波傳感器放在一起，會有聲學串擾。另一種噪聲，電噪聲，并不是超聲波傳感器所獨有。
溫度波動影響超聲波傳感器聲波的速度。隨著溫度的升高，聲波的速度會加快。雖然目標可能沒有轉移，傳感器覺得目標更接近了。 氣動設備或風扇引起的氣流也可能偏轉或擾亂超聲波的路徑。這可能導致傳感器無法識別目標的正確位置。
超聲波傳感器只有預熱后才能被配置和操作。當一個傳感器被上電以后， 單一的元器件由于升溫也導致周圍空氣和其它的元器件升溫。從冷啟動到工作溫度的這種溫度波動稱為“預熱漂移”。直到所有組件都在正確的工作溫度下穩定下來之前，可能會影響測量的準確性。
盲區指傳感器表面正前方的區域，傳感器不能可靠地進行測量。這是由于一種叫做振鈴的現象。振鈴是激發脈沖后傳感器的持續振動。在傳感器可以收聽返回回波之前，能量必須消散。確保將目標定位在超聲波傳感器的指定盲區之外。
是的。聲速比光速慢得多，因此超聲波傳感器本質上將比光傳感器慢。
與超聲波傳感器一起使用的最佳目標是金屬，陶瓷，玻璃或木材等材料的大型，平坦，堅固的表面。目標物放置應始終垂直于傳感器。應避免軟的或不規則的表面目標，如顆粒，鋸屑或泡沫。
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