Ultraäänilähetinvastaanottimet

Ultraäänilähetinvastaanottimet, tunnetaan myös nimellä ultraäänianturit tai kaiuntunnistimet, ovat laitteita, jotka hyödyntävät ultraääniaaltoja etäisyyden mittaamiseen, kohteiden havaitsemiseen ja navigointiin. Ne koostuvat yleensä kahdesta osasta: lähetin, joka tuottaa korkeataajuisia äänipulsseja, ja vastaanotin, joka havaitsee näiden pulssien heijastumat. Ultraääni on ääniaaltoa, jonka taajuus ylittää ihmisen kuulokyvyn rajan, tyypillisesti yli 20 kHz.

Toimintaperiaate perustuu kaiun mittaamiseen. Lähetin lähettää lyhyen ultraäänipulssin. Kun pulssi kohtaa esteen, se heijastuu takaisin vastaanottimeen. Laitteen elektroniikka mittaa ajan, joka kuluu pulssin lähettämisestä heijastuneen signaalin vastaanottamiseen. Koska ultraääniaaltojen nopeus ilmassa on tunnettu (noin 343 metriä sekunnissa), tämä aikamittaus voidaan muuntaa etäisyydeksi. Kaava on yksinkertainen: etäisyys = (nopeus * aika) / 2, jossa jako kahdella johtuu siitä, että pulssi kulkee edestakaisin.

Ultraäänilähetinvastaanottimia käytetään monissa sovelluksissa. Autojen peruutustutkat ovat yleinen esimerkki, jossa ne auttavat kuljettajia havaitsemaan esteitä auton takana. Teollisuudessa niitä käytetään neste- tai materiaalitason mittaamiseen säiliöissä, kohteiden etäisyyden seurantaan robotiikassa ja laadunvalvonnassa. Lääketieteessä ultraäänikuvantamisen perusta on samankaltainen, vaikka siinä käytetäänkin kehittyneempiä tekniikoita kuvien muodostamiseen. Ne ovat myös olennainen osa kaikuluotaimia, joita käytetään vedenalaisten kohteiden havaitsemiseen.