超声波传感器发出高频声波，根据回声往返时间计算目标距离。它能可靠检测玻璃和光亮金属这类光学传感器容易失效的表面，代价是响应慢、波束宽、量程通常只有几米。
超声波传感器的工作方式很直接：换能器发出一串人耳听不到的高频声脉冲，等待目标反射回来，用往返时间乘以声速再除以二，就是距离。整个过程不涉及光学，因此目标是否透明、是否反光完全不影响结果。
这一点决定了它的独特位置。玻璃门、抛光不锈钢板、透明薄膜包装——这些让激光和视觉传感器头疼的材质，超声波都能稳定测到。反过来，柔软的吸音材料、多孔泡沫会吸收声波，回声弱到测不出来。
典型用途是近距离的存在检测和料位测量：储罐液位、料仓物位、移动平台底部的低矮障碍检测。价格低廉、接线简单、直接输出开关量或模拟量，很多场合装一只就解决问题，不需要任何上位算法。
使用时要接受两个物理限制。一是声速随温度变化，温度每升高一度声速约增加零点六米每秒，测量精度要求高的场合必须做温度补偿。二是发射后有一段盲区，换能器还在振铃时收不到回声，所以近距离测量存在下限，通常在几厘米到几十厘米之间。
某饲料厂用超声波传感器监测料仓料位，投用后数据时好时坏。排查发现是投料时扬起的粉尘衰减声波，加上仓内温度昼夜变化明显。团队把采样改为投料结束后延时触发，并接入仓内温度探头做声速补偿，读数才稳定下来。
此外还要注意相邻传感器之间的串扰。多只超声波装在同一台设备上时，如果不做分时触发，一只的回声可能被另一只当成自己的信号，导致读数莫名其妙地跳变。波束角通常有几十度，也意味着它给出的是这个锥形范围内最近的物体距离，无法分辨具体是哪一个。
实践应用
某饲料厂用超声波传感器监测料仓料位，初期读数时好时坏。排查发现投料扬尘衰减声波，且仓内温度昼夜变化明显。团队把采样改为投料结束后延时触发，并接入温度探头做声速补偿，读数随之稳定。
优势
- 对透明玻璃与光亮金属同样有效，不受表面光学特性影响
- 元件成本低、接线简单，可直接输出开关量或模拟量
- 适合料仓与储罐的非接触式料位测量
- 不受环境光照与目标颜色影响
局限性
- 声速随温度变化，高精度场合必须做温度补偿
- 换能器振铃造成近距离盲区，存在测量下限
- 柔软吸音材料与多孔泡沫回声过弱，难以检测
- 多只传感器并用时若不分时触发会相互串扰
典型应用领域
常见问题
- 超声波传感器怎么测距？
- 发出高频声脉冲并接收回声，用往返时间乘以声速再除以二得到距离。
- 它适合测什么材料？
- 玻璃、抛光金属、透明薄膜这类光学传感器容易失效的表面都能稳定测到。但柔软吸音材料和多孔泡沫会吸收声波，回声太弱。
- 现场使用要注意什么？
- 温度变化会改变声速，精度要求高时需接温度探头补偿；多只传感器同装一台设备时必须分时触发，否则会互相串扰。
- 超声波传感器有哪些限制？
- 存在近距离盲区，量程一般只有几米，波束角达几十度，只能给出锥形范围内最近物体的距离而无法分辨具体目标。