Czujnik ultradźwiękowy to najczęściej stosowane rozwiązanie do pomiaru odległości, znany również jako sonar. Działa na zasadzie emisji fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości, niesłyszalnych dla ludzkiego ucha, które wysyłane są przez miniaturowy „głośnik”. Odbite od przeszkody fale są następnie rejestrowane przez wbudowany mikrofon.

Ponieważ prędkość rozchodzenia się fal dźwiękowych w powietrzu jest znana i wynosi około 340 metrów na sekundę, możliwe jest precyzyjne obliczenie dystansu do obiektu na podstawie czasu, jaki upływa między emisją a odbiorem sygnału.

Tak samo powszechnie stosowane jak czujniki ultradźwiękowe są czujniki odległości IR. Do pomiaru wykorzystują światło podczerwone. Zasada ich działania jest zbliżona do sensorów akustycznych – zamiast głośnika używana jest dioda LED emitująca podczerwień, a rolę odbiornika pełni fotodetektor czuły na to pasmo światła.

Pomiar odbywa się na zasadzie triangulacji: wiązka światła odbija się od obiektu pod określonym kątem i dociera do fotodetektora również pod konkretnym kątem. Na podstawie tych wartości czujnik oblicza odległość od badanego obiektu.

Czujniki odległości tego typu określane są również jako czujniki Time-of-Flight (ToF). Działają na zasadzie pomiaru czasu, jaki upływa od wysłania impulsu świetlnego emitowanego przez diodę LED do momentu, w którym po odbiciu od obiektu powraca on do sensora.

Zasada działania jest zbliżona do czujników ultradźwiękowych, jednak w tym przypadku podstawą pomiaru jest prędkość światła wynosząca niemal 300 000 kilometrów na sekundę. Większość współczesnych urządzeń Time-of-Flight funkcjonuje jako laserowe czujniki odległości, oferując wysoką precyzję nawet przy większych dystansach do obiektu.

Zasada pomiaru metodą przesunięcia fazowego znajduje zastosowanie przede wszystkim przy określaniu większych odległości. Czujnik ustala dystans do obiektu na podstawie przesunięcia fazowego – różnicy w przejściu przez zero dwóch fal sinusoidalnych o tej samej częstotliwości – pomiędzy wiązką światła odbitą od obiektu a wiązką referencyjną.

Źródłem światła jest dioda laserowa. Jej promień przechodzi przez półprzepuszczalne zwierciadło, gdzie zostaje rozdzielony na wiązkę pomiarową i referencyjną.

Wiązka pomiarowa odbija się od powierzchni badanego obiektu, następnie za pomocą układu optycznego kierowana jest na element odbiorczy i porównywana z wiązką referencyjną. Różnica w czasie propagacji światła powoduje przesunięcie fazowe względem promienia referencyjnego, który dociera bezpośrednio do odbiornika.

Na podstawie tej różnicy obliczana jest odległość badanego obiektu.