超音波センサー

超音波センサーは、人の可聴域より高い周波数の音波を送信し、対象で反射して戻るまでの時間、強度、周波数変化などから、距離、存在、液面、流速を非接触で測るセンサーです。

■ 試験で押さえるポイント

• パルスエコー方式では距離$d=vt/2$で求めます。2で割るのは送信から対象までと反射して戻るまでを往復するためです。

• 空気中の音速は20℃付近で約343m/sですが温度・媒質で変わるため、高精度測定では温度補正を行います。

• 透明・暗所の物体にも使えますが、柔らかい吸音材、斜面、小さな対象、風、他センサーとの干渉、送信直後の不感距離に注意します。

• 光学センサーと異なり光の色や周囲照明に左右されにくい一方、真空中では音が伝わらず、応答速度は音速に制約されます。

■ 選択肢での判断ポイント

往復時間から距離を出す式の÷2を忘れないことが重要です。電波の飛行時間を使うレーダとは媒質と速度が異なります。

例: 20℃の空気中で反射波が送信10ms後に戻るなら、距離は$343\,\mathrm{m/s}\times0.010\,\mathrm{s}/2=1.715\,\mathrm{m}$です。