超聲換能器是任何超聲測試中極為重要和至關(guān)重要的部分,。為特定應(yīng)用選擇合適的換能器是最重要的,，包括儀器條件和設(shè)置，材料特性和耦合條件在內(nèi)的因素也會影響測試結(jié)果?？梢赃x擇傳感器的靈敏度或分辨率,。靈敏度定義為換能器檢測材料中微小缺陷的能力。分辨率是當(dāng)兩個反射鏡垂直于光束或平行于光束靠近在一起時,，換能器分離兩個反射鏡產(chǎn)生的信號的能力,。高度阻尼的換能器有助于縮短反射脈沖，從而使換能器解決間距很小的缺陷,。換能器設(shè)備可以提供不同性能的換能器,，以提高靈敏度和分辨率，并提供多種極化陶瓷成分,，單晶,，聚合物和壓電復(fù)合材料，以其來改變換能器的性能,。?

超聲波換能器的組成

在人類聽覺范圍之上產(chǎn)生的聲音稱為超聲,。盡管超聲通常以20 KHz開始，但是大多數(shù)超聲換能器以200 KHz開始,。超聲波本質(zhì)上類似于可聽聲音,，其波長要短得多，并且更適合于檢測微小缺陷,。這些較短的波長使超聲和超聲換能器對材料的無損檢測和測量極為有用,。

超聲換能器本身就是一種能夠產(chǎn)生和接收超聲振動的設(shè)備。超聲換能器由有源元件,，襯板和耐磨板組成,。有源元件是將電能轉(zhuǎn)換成超聲能的壓電或單晶材料。然后,，它還將接收回超聲波能量并將其轉(zhuǎn)換為電能,。電能脈沖由諸如探傷儀之類的儀器產(chǎn)生。

背襯最通常是高衰減且非常致密的材料,，并且通過吸收從壓電元件的背面輻射的能量而用于控制換能器晶體的振動,。當(dāng)背襯材料的聲阻抗與壓電晶體的聲阻抗匹配時，結(jié)果是具有出色分辨率的高阻尼換能器,。通過改變背襯材料以便改變背襯與壓電晶體之間的阻抗差,，換能器將受到一定的影響，并且分辨率在信號幅度或靈敏度方面可能更高,。

耐磨板的主要目的僅僅是保護壓電換能器元件免受環(huán)境影響,。選擇耐磨板通常可防止磨損和腐蝕,。在浸入式換能器中,，耐磨板還用作壓電換能器元件與水,，楔形物或延遲線之間的聲波轉(zhuǎn)換器。

換能器類型

直束接觸式換能器是常見且常用于將縱向波引入材料的傳感器,。另外,，通過使用特殊元件，可以制成法向入射剪切波或縱向/剪切波換能器的組合,。這種類型的傳感器直接與測試材料接觸使用,，因此需要高度耐用的耐磨板。

角波束換能器利用折射和模式轉(zhuǎn)換的基本原理在測試材料中產(chǎn)生折射剪切或縱波,。根據(jù)斯涅爾定律計算出產(chǎn)生所需折射波所需的入射角,。

雙元素換能器使用單獨的元素來發(fā)送和接收超聲信號。通常將這些元件切成一定角度并安裝在延遲線上,。這有助于提高近表面分辨率,，并且橫梁設(shè)計也有助于創(chuàng)建焦點,，使雙元件換能器對腐蝕和點蝕引起的不規(guī)則缺陷的回波更加敏感,。

浸入式換能器比接觸式換能器具有多個優(yōu)勢。首先,，它們的均勻耦合減小了靈敏度的變化,。其次，浸入式傳感器通過執(zhí)行自動掃描的能力提供了更高的速度,。第三,，浸沒式換能器的聚焦提高了對小缺陷的敏感性。

浸入式換能器有未聚焦,，球形聚焦和圓柱形聚焦配置,。未聚焦的浸沒式換能器通常用于厚材料的測量中。球形聚焦換能器將提高對小缺陷和缺陷的敏感性,。圓柱形聚焦換能器通常用于測量管道原料,。球形或圓柱形換能器的焦距范圍僅限于換能器的近場，通常最大為0.8N,。