在自然界中，一些动物，如蝙蝠和海豚，通过分析声音或叫声的回声(这个过程被称为回声定位)来导航或寻找猎物。在工业应用中，超声波传感器使用的是对来自超声波确定某一物体的存在、位置或距离
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超声波的声波比人类听觉更高的频率发射的声波 - 通常高于20kHz。
超声波传感器使用压电陶瓷发射和接收超声波，在传输过程中将电能转化为声波，在接收过程中将声波转化为电能。通过分析定时、失真或无回声，超声波传感器可以检测物体的存在或位置，或测量到目标物体的距离。
用于工业应用的超声波传感器通常有三种类型:漫反射模式、反反射和穿透光束。
漫反射模式是最常见的超声波传感器，使用单个换能器发射并接收超声波。简单的公式允许对象从换能器计算的距离：
D =对象的距离，单向（m）
C =指定介质中的声速（M / s）
T =发射到接收的时间，也称“飞行时间”(s)
反反射模式与此类似，它只使用一个换能器来发送和接收信号，但在反反射模式下，超声波通过一个单独安装的参考反射器不断地反射到换能器。当传感器和参考反射器之间没有物体时，传感器从反射器接收恒定的回波。但如果一个物体进入感知范围，回声波的反射就会发生变化，传感器就会通过回声的变化来检测物体的存在。当被检测物体吸收了声音或其表面不易被察觉时，如非常光滑或倾斜的表面，通常使用这种模式。
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对于穿透光束模式，发射器和接收器是沿同一轴相对安装的独立设备。当一个物体干扰发射器和接收器之间的超声波时，一个输出信号被激活。穿透光束超声传感器的探测范围是典型的漫射模式或反反射传感器的两倍。它们的开关频率也比其他类型的快得多。
当单个换能器用作发射器和接收器时，它经历了盲区 - 传感器前面的区域，其中无法检测到物体。这是因为传感器不能同时传输和接收。盲区的尺寸由谐振能量从传输散射多长时间决定。
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因为通过束梁式传感器使用单独的设备来传输和接收，因此它们不会遇到盲区。
输出可以是模拟电压或电流值，其与测量距离成比例地变化，表示位置，或用于开/关操作的切换输出。
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超声波传感器对于几乎任何类型的目标介质都适用，包括透明的粉末和液体和物体，具有高光泽度，或者改变颜色。然而，吸收剂的材料 - 例如羊毛，棉或泡沫 - 降低了感测距离和精度。超声波传感器对大多数影响其他类型的传感器的扰动也有抵抗力，例如振动，环境噪音，灰尘，烟雾或雾气。一些制造商提供了在不锈钢外壳中密封的设计，因此它们可用于攻击性环境并满足食品和饮料应用的卫生要求。
传感范围取决于被探测物体的表面特性和角度，但通常可以达到几米，分辨率范围在0.1毫米和绝对精度(距离测量的精度到a不移动的对象）1％至3％。对于平坦的表面和定位于传感器的精确角度的表面，实现最长的感测范围。
因为它们依靠超声波的“飞行时间”，因此超声波传感器对影响波浪行程的速度的环境因素敏感。例如，气温*可以对超声波传感器的精度产生显着影响，因此它们通常包括温度探针和补偿算法。在高温下，空气中的声速受湿度的影响，随着湿度的增加，速度增加。
*声音在空气中的速度在20摄氏度时约为343米/秒，但每摄氏度变化0.175%。
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