Højfrekvente lydbølger, der bruges til påvisning af fejl og tykkelse i tykkelse i ultralyds-ikke-destruktiv testapplikationer, genereres og modtages af små prober kaldet ultralydstransducere. Transducere er udgangspunktet for enhver ultralydstestopsætning, og de findes i en bred vifte af frekvenser, størrelser og sagstilarter for at imødekomme inspektionsbehovene lige fra fejldetektering i enorme multi-ton stålspirer til tykkelsesmåling af papirtynde belægninger.
En transducer defineres generelt som enhver enhed, der konverterer en form for energi til en anden. Emnet for dette papir er de ultralydstransducere, der anvendes til tykkelse og konventionel fejldetektion. Faserede array-prober, der bruger flere elementer til at generere styrede lydstråler, er beskrevet detaljeret.
Transducere konverterer en puls med elektrisk energi fra testinstrumentet til mekanisk energi i form af lydbølger, der bevæger sig gennem teststykket. Lydbølger, der reflekteres fra teststykket, konverteres igen af transduceren til en puls med elektrisk energi, der kan behandles og vises af testinstrumentet. Faktisk fungerer transduceren som en ultralydshøjttaler og mikrofon, hvilket genererer og modtager pulser af lydbølger ved frekvenser, der er meget højere end området for menneskelig hørelse.
Typisk er det aktive element i en NDT-transducer en tynd skive, firkant eller rektangel af piezoelektrisk keramik eller komposit, der omdanner elektrisk energi til mekanisk energi, og vice versa. Dette element kaldes undertiden uformelt krystallen, fordi der i de tidlige dage af ultralyds NDT blev fremstillet elementer af kvartsskrystaller; keramik såsom blymetaniobat og blyzirkoniumtitanat har imidlertid længe været anvendt i de fleste transducere. I de senere år har man set stigende anvendelse af kompositelementer, hvor den traditionelle faste keramiske skive eller plade er erstattet af et mikromaskineret element, hvor små cylindre af piezoelektrisk keramik er indlejret i en epoxymatrix. Kompositelementer kan give øget båndbredde og forbedret følsomhed i mange applikationer med fejldetektering.
Typisk enkeltelement og dobbeltelement transducerkonstruktion.
Når det ophidses af en elektrisk puls, genererer dette piezoelektriske element lydbølger, og når det vibreres ved at returnere ekko genererer det en spænding. Det aktive element er beskyttet mod skade på en slidplade eller en akustisk linse og støttes af en blok dæmpningsmateriale, der dæmper transduceren, efter at lydpulsen er genereret. Denne ultrasoniske underenhed er monteret i etui med passende elektriske forbindelser. Alle almindelige kontakt-, vinkelstråler, forsinkelseslinjer og nedsænkningstransducere bruger dette grundlæggende design. De fasede array-prober, der bruges i billeddannelsesapplikationer, kombinerer simpelthen et antal individuelle transducerelementer i en enkelt samling. Transducere med dobbelt element, ofte anvendt i applikationer til korrosionsundersøgelse, adskiller sig ved at de har separate transmitterende og modtagende elementer adskilt af en lydbarriere, ingen bagside og en integreret forsinkelseslinie til at styre og parre lydenergien snarere end en slidplade eller linse. Figur 1 illustrerer typisk transducerkonstruktion.
Mens det grundlæggende koncept er enkelt, er transducere præcisionsenheder, der kræver stor omhu i design, materialevalg og fremstilling for at sikre optimal og ensartet ydelse. Transducere, der almindeligvis anvendes i konventionel ultralyd NDT, falder i fem generelle kategorier baseret på deres design og tilsigtede anvendelse.
