เทคโนโลยีนี้อยู่บนหลักการของการใช้คลื่นเสียง (Sound Wave) ซึ่งมนุษย์ไม่สามารถได้ยิน โดยเซ็นเซอร์นั้นใช้ได้ทั้งบนบกและทางน้ำ ซึ่งทางน้ำนั้นจะใช้ในการหาความลึก อุณหภูมิ ความเร็ว ความกดอากาศ ความเร่งของวัตถุ โดยการแพร่คลื่นเสียงและนำเสียงนำมาประมวลผลออกมา ซึ่งถูกนำมาประยุกต์ใช้ได้ในหลายๆอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็น ด้านสนับสนุนสายการผลิต ด้านการบริหารจัดการขยะ หรือ โรงงานอุตสาหกรรมแบบ Smart Factory เป็นต้น  อย่างไรก็ตามหลักการในการทำงานของเซ็นเซอร์นั้น คือการหาระยะทางจากเสียงที่สะท้อนกลับมา โดยมีการพัฒนาขึ้นเป็นอุปกรณ์และเซ็นเซอร์อีกหลายประเภท

หลักการทำงานของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิค (Principles of Ultrasonic Sensors)

‍

หลักการทำงานของ Ultrasonic Sensors นั้น คือการใช้งานในคุณสมบัติของคลื่นเสียง ซึ่งอัลตราโซนิคเป็นคลื่นที่อยู่นอกเหนือการได้ยินอยู่ในห้วงระหว่าง 20 kHz ถึง 200 kHz เป็นความถี่ที่สูงที่สามารถเดินทางผ่านอากาศและสะท้อนกลับเมื่อกระทบกับวัตถุนั้น โดยมีหลักการดังต่อไปนี้

1. การแพร่คลื่น การใช้งานด้วย Piezoelectric Transducer ซึ่งเป็นการเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าไปเป็นคลื่นเสียงหรือสามารถเปลี่ยนคลื่นเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้าได้ ในส่วนนี้จะมีระบบควบคุม       (Control Unit) ให้มีการส่งสัญญาณไฟฟ้า แบบพัลส์ (Pulse) ไปยัง Transducer และกระตุ้นให้เกิดการแพร่เป็นคลื่นเสียงต่อไป

2. การเดินทางของคลื่น เดินทางในอากาศด้วยความเร็วของเสียง 343 m/s

3. การสะท้อนกลับ เมื่อเสียงไปชนกับวัตถุภายในระยะนั้นๆ แล้วจากนั้นเสียงจะย้อนกลับไปยังเซ็นเซอร์ในรูปแบบของ echo ขึ้นอยู่วัสดุของวัตถุ ขนาด และรูปร่าง ยกตัวอย่างเช่น ถ้าเป็นวัตถุที่มีสถานะเป็นของแข็งจะผลิต echo ที่มีระดับเสียงของสัญญาณสูง ต่างจากวัตถุที่มีความแข็งแรงน้อยกว่าจะดูดซับ echo ที่มีระดับสัญญาณอ่อนกว่า

4. การรับสัญญาณ เมื่อได้รับสัญญาณคลื่นเสียงกลับมา ผ่านมายัง Piezoelectric Transducer เปลี่ยนคลื่นเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งจะมีระดับของสัญญาณที่อ่อนกว่าสัญญาณที่ส่งไป

5. การคำนวนระยะทาง ในระบบควบคุม (Control Unit) จะคำนวนจากเวลาที่แตกต่างกันระหว่าง พัลส์ (Pulse) ที่ส่งไปกับพัลส์ (Pulse) ที่ได้รับจาก echo คูณด้วยความเร็วของเสียงทำให้ได้ระยะทางออกมา

การใช้งานในอุตสาหกรรมอื่นๆ

• โรงงานอุตสาหกรรม แบบ Smart Factory โดยใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิคในขั้นตอนการทำงานแบบอัตโนมัติ(Automation Process) เซ็นเซอร์ถูกใช้ในการระบุตำแหน่งของวัตถุ โดยการส่ง คลื่นอัลตราโซนิค สำหรับการตรวจจับวัตถุภายพื้นที่ที่จำกัด ซึ่งในการตรวจจับนั้น เซ็นเซอร์นี้จะถูกวางไว้ในหลายๆจุดเพื่อไม่ให้เกิดจุดบอดหรือ Bline Spot นอกจากนี้ยังถูกใช้ในการแยกชนิดของวัตถุ การนับวัตถุด้วยความเร็วสูง และเรื่องของเครื่องจักรแบบโรบอท (Robotic Machine) และการควบคุมระดับของเหลว

•การบริหารจัดการขยะ (Waste Management) เซ็นเซอร์วัดระดับแบบอัลตราโซนิคถูกใช้ในการบริหารจัดการของเสียและการทำรีไซเคิล (Recycling Programs) ในการส่วนของการจัดการขยะนั้นเซ็นเซอร์จะถูกใช้ในการวัดระดับของเสีย เพื่อให้มั่นใจและทราบถึงปริมาณที่จะต้องถูกดำเนินการทิ้งต่อไป เซ็นเซอร์วัดระดับแบบอัลตราโซนิคนี้มีประสิทธิภาพมากสำหรับการบรรทุกขยะที่อัดแน่น โดยการส่งสัญญาณคลื่นเสียงในการตรวจสอบโดยไม่ต้องมีการเปิดถังและตรวจเช็ค

• ด้านพลังงาน เครื่องดื่ม และอุตสาหกรรมด้านเภสัชกรรม เซ็นเซอร์วัดระดับด้วยเสียงอัลตราโซนิคถูกใช้ในการวัดระดับของเหลวในถังบรรจุต่างๆ โดยทั่วไปจะติดไว้อยู่นอกถังด้วยการส่งคลื่นเสียงไปยังของเหลวแล้วจากนั้นคำนวนระยะเวลาที่ได้รับเสียง echo กลับมา ซึ่งตรงนี้คือการค้นหาระดับของๆเหลวนั้น นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ที่เรียกว่า Ultrasonic Liquid Level Meter ในการแก้ปัญหาด้านการรั่ว หรือ Leak Detector

• ด้านสนับสนุนสายการผลิต อุตสาหกรรมคลังสินค้าและการบริหารคลังสินค้า ซึ่งในการใช้เซ็นเซอร์นี้สำหรับการนับสินค้า การนับด้วยความเร็วสูง การใช้งานของโรบอท และการวัดระดับของเหลว เซ็นเซอร์อัลตราโซนิคสามารถนับสินค้าต่อวินาทีแล้วจากนั้นส่งไปยังเส้นทางขนส่งไปยังท่าเรือต่อไปได้ รวมไปถึงการแยกชนิดของสินค้า รวมชนิดสินค้า และการควบคุมสังเกตอัตราการไหลของสินค้าตามเส้นทางการส่ง  ตลอดจนการใช้เซ็นเซอร์ในการวัดระดับของถังเก็บด้วยเซ็นเซอร์แบบ Array

ด้านอุตสาหกรรมรถยนต์แบบไร้คนขับหรือขับเคลื่อนอัตโนมัติ ซึ่งใช้ในการหาระยะทางจากวัตถุ  โดยมีข้อได้เปรียบคือราคาที่ถูก เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์อื่นๆ และมีความคงทนต่อสภาวะอากาศ รวมถึงการใช้เซ็นเซอร์ในการจอดรถได้อย่างมีประสิทธิภาพ

‍