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Ultraschallsensor

Um Objekte zu erkennen und deren Entfernung zu messen erzeugt der Ultraschallsensor Schallwellen und „liest“ deren Echos.
Dieses Prinzip der Entfernungsmessung mit Ultraschallsensoren nennt man Echoortung und beruht auf der Messung der Zeit, die eine unhörbare Schallwelle braucht, bis sie vom Hindernis zurückgeworfen wird.
Auch Fledermäuse nutzen diese Art der Orientierung für sich, da sie selbst Ultraschallwellen aussenden.
Ultraschallsensoren werden auch als Parksensoren im Auto verwendet um Hindernisse rechtzeitig zu erkennen.

Hier finden Sie eine Auswahl an verschiedenen Ultraschallsensoren zum kaufen:

Ultraschallsensor M18 – microsonic pico+100/F

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Ultraschallsensor – microsonic zws-15/CD/QS

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Ultraschallsensor M30 – microsonic mic+35/D/TC

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Einparkhilfe Einparksensor PDC Sensor Ultraschallsensor

11,99 € 16,45 €

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Ultraschallsensor M30 – microsonic mic+340/IU/TC

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Ultraschallsensor M18 – microsonic pico+15/F

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Einparkhilfe PDC Sensor Ultraschallsensor

11,99 € 16,45 €

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Ultraschallsensor – microsonic zws-24/CD/QS

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DYP-ME007Y Ultraschall Sensormodul

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Ultraschallsensor M30 – microsonic mic+340/D/TC

190,22 €

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Education EV3 Ultraschallsensor

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Ultraschall

Schall mit Frequenzen ab etwa 16 kHz und oberhalb des Hörfrequenzbereichs des Menschen bezeichnet man als Ultraschall (oft als US abgekürzt). Ab einer Frequenz von etwa 1 GHz wird der Schall auch als Hyperschall bezeichnet. Von Infraschall spricht man dagegen bei Frequenzen unterhalb des für Menschen hörbaren Frequenzbereichs.

Als Longitudinalwelle breitet sich Ultraschall überwiegend in Flüssigkeiten und Gasen aus. Wegen der auftretenden Schubspannungen kommt es in Festkörpern zusätzlich auch zur Ausbreitung von Transversalwellen. Nur mit einem Koppelmedium mit bestimmter Dicke sowie angepassten akustischer Impedanz ist der Übergang von Luftschall in Flüssigkeiten oder Festkörper (oder umgekehrt) effektiv.

Je nach Material eines Hindernisses wird Ultraschall an diesem entweder gestreut, absorbiert, reflektiert oder tritt sogar am Hindernis hindurch (Transmission). Es tritt, wie auch bei anderen Wellen, Interferenz, Brechung und Beugung auf.

In der Luft wird mit steigender Frequenz der Ultraschall stark gedämpft. Dämpfungsarm breitet sich Ultraschall dagegen in Flüssigkeiten aus. Extrem hohe Temperaturen und Drücke entstehen beim Kollaps von Dampfblasen (Kavitation) die sich bei hohen Schalldrücken bilden. Erst ab einem Schalldruck von 15 MPa tritt die Kavitation in entgastem, reinem Wasser bei Frequenzen zwischen 2 und 20 MHz auf. Kavitation ist auch aktueller Forschungsgegenstand (Sonolumineszenz) und wird zum Beispiel auch zur Ultraschallreinigung benutzt.

Registrierung und Erzeugung von Ultraschallwellen

Durch Umkehr des Piezo-Effekts werden Piezolautsprecher (das sind membrangekoppelte Platten aus piezoelektrischer Keramik) zu Schwingungen angeregt und eignen sich dadurch zur Erzeugung von Ultraschall in Luft, genauso wie elektrostatische und dynamische Lautsprecher. Ein verbessertes Übertragungsverhalten lässt sich auch durch piezoelektrische Kunststoffe (PVDF) hervorrufen, denn diese steuern die Membranen direkt an.

Durch magnetostriktive Wandler wurde früher Ultraschall in Festkörpern und Flüssigkeiten erzeugt (auf diese Art arbeiteten die ersten Echolote). In der heutigen Zeit wird eine mit einer Eigenresonanzfrequenz (oder einer Oberschwingung davon) versehene Wechselspannung an Piezoelektrische Keramikschwinger oder Quarzschwinger angelegt. Die dadurch entstehenden Schwingungen werden dann zum Beispiel in die Flüssigkeit über den Boden eines Ultraschallbades übertragen.

Durch Galtonpfeifen kann auch ein nicht allzu hochfrequenter Ultraschall erzeugt werden.

Mit den gleichen elektrischen Wandlern, wie sie zur Erzeugung von Ultraschallwellen verwendet werden, können prinzipiell auch die Ultraschallwellen empfangen werden. Die hierdurch erhaltenen elektrischen Signale können für Auswertungen im Amplitudenbereich, Phasenbereich oder Frequenzbereich verwendet werden.

Mit Fledermausdetektoren werden die Rufe der im Ultraschallbereich liegenden Frequenzbereiche der Fledermäuse über Kopfhörer oder einen normalen Lautsprecher wiedergeben und somit werden die Fledermausrufe hörbar gemacht.