Definition

Ultraschall-Sensoren, auch als Sonar-Sensoren bezeichnet, sind berührungslose schaltende und messende Sensoren zur Anwesenheitsprüfung und Abstandsmessung. Die Sensoren basieren auf der Laufzeitmessung des Ultraschalls in Luft. Ultraschallsensoren arbeiten z. B. im Gegensatz zu optoelektronischen Sensoren unabhängig von Farbe, Oberflächenbeschaffenheit und Umgebungseinflüssen wie Staub und Verschmutzungen, eignen sich jedoch nicht für hohe Temperaturen. Die Sensoren können als Einheit aus Ultraschallsender und Empfänger aufgebaut sein wie bei Ultraschall-Tastern und -Abstandssensoren, die den Abstand zum Objekt über die Laufzeit des reflektierten Schalls erfassen und auswerten. Mit einem anderen Verfahren wird bei Ultraschallschranken bzw. Gabelsensoren die Anwesenheit von Objekten über die Unterbrechung der Schallwellen durch das Objekt zwischen Sender und Empfängereinheit erkannt.

Funktionsprinzip

Ultraschall-Abstandssensoren bestehen aus einem Wandler, der zugleich als Sender und Empfänger dient. Als Sender emittiert der Wandler pulsförmige -Ultraschallwellen mit einer festen Frequenz, die einen Schallkegel bilden, in dem die Objekte erfasst werden können. Wenn sich ein Objekt im Erfassungsbereich des Schallkegels befindet, entsteht ein Echo, das der Wandler als Schwingungsaufnehmer erfasst. Über die Laufzeit der zurückgeworfenen Schallwellen berechnet die Auswerteelektronik den Abstand zum Objekt und gibt z. B. ein zum Abstand proportionales analoges Signal aus. Bei Ultraschalltastern lassen sich Schaltpunkte in einem bestimmten Abstand definieren, an denen das Objekt ein Schaltsignal auslöst. Bestimmte Ultraschall-Laufzeitensensoren lassen sich kombiniert auch als Abstandssensor und Taster verwenden. 
Ultraschallschranken bestehen aus einer getrennten Sender- und Empfängereinheit, die gegenüberstehend angeordnet sind. Falls ein Objekt die Schranke passiert und die Schallwellen unterbricht, wird über die Abschwächung des Signals im Empfänger ein Schaltvorgang ausgelöst. Bei Ultraschall-Gabelsensoren handelt es sich prinzipiell um eine Ultraschallschranke, bei der die Sender- und Empfängereinheit gegenüberliegend fest in einem gabelförmigen Rahmen montiert sind.

Einsatzbereich

Ultraschallsensoren sind berührungslose universell einsetzbare Sensoren zur Anwesenheitskontrolle und für einfache Abstandsmessungen. Die Verwendung von Ultraschallsignalen ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Messung unabhängig von Farbe und Oberflächeneigenschaften. Ultraschalltaster und Ultraschallschranken dienen zur Anwesenheitsprüfung und zum Zählen von Objekten z. B. in Förder- und Staustrecken. Abstandssensoren werden z. B. zur Abstandsmessung, Füllstandsmessung oder Durchhangs- und Höhenmessung eingesetzt. Gabelsensoren ermöglichen die Kontrolle von bahnförmigen Produkten wie z. B. Folien, Kunststoff- und Papierbahnen sowie Etiketten.
Anwender sind der interne Betriebsmittelbau sowie der Sondermaschinen- und Anlagenbau wie für die Verpackungsindustrie, Lager- und Fördertechnik, Druck- und Papierindustrie sowie allgemein in der Prozesstechnik, im Maschinenbau und anderen Branchen.