超音波とは「人間に聴こえない周波数の音波」です。
人間が聴くことができる周波数はおおよそ20Hz?20kHzでこれを「可聴周波数」と言います。
超音波は20kHz以上の周波数で人間には聴こえませんがイルカやコウモリなど超音波が聴こえる動物もいます。超音波センサは超音波を放射または検出するセンサです。

図１　超音波センサ

超音波センサは「圧電セラミック」の「圧電効果」を利用したものです。
図２ a ) のように超音波を受けると起電力が発生し、また、電圧を印加すると超音波を 発生します。

図2　超音波発生の仕組み

村田製作所の空中超音波センサは、金属板と圧電セラミックスを貼り合わせた構造の振動子に共振子を結合した複合振動体をベースに弾性固定し、ケースに収納した構造となっています。
ここで共振子は、振動により発生した超音波を効率良く空中に放射し、また、空中からの超音波を振動子の中央部分に効果的に集中させるため、ロート形状となっています。
開放型超音波センサでは、‘音圧‘が最も重要なスペックです。たとえば、距離計測に用いる場合、音圧が大きければ大きいほど、長距離の計測が可能となります。

図３a）のように、物体があると放射された超音波が検出側ではさえぎられますので、これにより物体検出に応用され、また、b）のように物体からの反射を検出して、距離測定などに応用されています。

図3 物体検出、距離測定の方法

　近年、ドローンを利用した宅配サービスの試みが行われるなど、空の産業革命と言われるドローン市場が盛り上がっています。生活の利便性向上への期待が高まる一方で、障害物への衝突事故や、ドローン同士の衝突事故など、様々な問題が発生すると予想されます。

　ドローンの衝突を回避するため、近接する物体を検知する方法として、超音波センサが注目されています。

　詳しくは次の記事をご覧ください。　⇒　センサによるドローン編隊の衝突回避ソリューション

図4．ドローン編隊の衝突回避

　超音波センサを使用した駐車支援システム (PAS: Parking Assistance System) は、センサから放射した超音波が壁などの障害物や他車から反射し戻ってくるまでの時間を基に距離を計算し、ドライバーに知らせることで安全な駐車を実現しています。

図5．パーキングアシストシステム

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