Високочестотните звукови вълни, използвани за откриване на дефекти и увеличаване на дебелината в приложенията за ултразвуково неразрушително тестване, се генерират и получават от малки сонди, наречени ултразвукови преобразуватели. Преобразувателите са отправна точка за всякакви ултразвукови тестови настройки и те се предлагат в голямо разнообразие от честоти, размери и стилове на случаите, за да отговорят на нуждите от инспекция, вариращи от откриване на недостатъци в огромни многотонни стоманени изковки до измерване на дебелината на хартиено-тънките покрития.
Преобразувателят обикновено се определя като всяко устройство, което преобразува една форма на енергия в друга. Предмет на настоящата статия са ултразвуковите преобразуватели, използвани за измерване на дебелината и конвенционално откриване на дефекти. Фазовите масивни сонди, които използват множество елементи за генериране на управлявани звукови лъчи, са описани подробно.
Преобразувателите преобразуват импулс от електрическа енергия от изпитвателния уред в механична енергия под формата на звукови вълни, които преминават през изпитваната проба. Звуковите вълни, отразяващи се от изпитваната проба, се превръщат от датчика в импулс от електрическа енергия, който може да бъде обработен и показан от изпитвателния инструмент. В действителност преобразувателят действа като ултразвуков говорител и микрофон, генерира и приема импулси на звукови вълни на честоти, много по-високи от обхвата на човешкия слух.
Обикновено активният елемент на NDT преобразувателя е тънък диск, квадрат или правоъгълник от пиезоелектрична керамика или композит, който преобразува електрическата енергия в механична енергия и обратно. Този елемент понякога неформално се нарича кристал, защото в ранните дни на ултразвуковия NDT, елементите са били направени от кварцови кристали; Въпреки това, керамика като оловен метаниобат и оловен циркониев титанат отдавна се използва в повечето датчици. През последните години се наблюдава все по-голямо използване на композитни елементи, при които традиционният твърд керамичен диск или плоча е заменен от микро-обработен елемент, в който малки емблеми от пиезоелектрична керамика са вградени в епоксидна матрица. Композитните елементи могат да осигурят увеличена честотна лента и подобрена чувствителност в много приложения за откриване на недостатъци.
Типична едноелементна и двуелементна конструкция на датчици.
Когато се възбужда от електрически импулс, този пиезоелектричен елемент генерира звукови вълни, а когато се вибрира чрез връщане на ехоезит, генерира напрежение. Активният елемент е защитен от повреда от износваща плоча или акустична леща и е подкрепен от блок за амортисьорен материал, който притиска преобразувателя след генерирането на звуков импулс. Този ултразвуков сглобка е монтиран в кутия с подходящи електрически връзки. Всички общи контакти, ъглова греда, линия на забавяне и потапящи преобразуватели използват този основен дизайн. Фазовите сонда за масив, използвани в приложения за изображения, просто комбинират редица отделни преобразуващи елементи в един модул. Преобразуватели с два елемента, които обикновено се използват в приложенията за изследване на корозията, се различават по това, че имат отделни предавателни и приемащи елементи, разделени от звукова бариера, без гръб и интегрална линия за закъснение за управление и свързване на звуковата енергия, а не на носеща плоча или леща. Фигура 1 илюстрира типичната конструкция на датчика.
Въпреки че основната концепция е проста, преобразувателите са прецизни устройства, които изискват големи грижи при проектирането, подбора на материали и производството, за да осигурят оптимална и постоянна работа. Преобразувателите, които обикновено се използват в конвенционалните ултразвукови NDT, попадат в пет общи категории въз основа на техния дизайн и предназначение.
