Høyfrekvente lydbølger som brukes til å påvise feil og tykkelse av tykkelse i ultrasoniske ikke-destruktive testapplikasjoner blir generert og mottatt av små sonder som kalles ultralydstransdusere. Transdusere er utgangspunktet for ethvert ultralydtestoppsett, og de kommer i en rekke frekvenser, størrelser og case-stiler for å imøtekomme inspeksjonsbehovene, alt fra feildeteksjon i enorme fler-ton stålgulder til tykkelsesmåling av papirtynne belegg.
En svinger er generelt definert som en hvilken som helst enhet som konverterer en form for energi til en annen. Emnet for dette papiret er ultralydomformere som brukes til tykkelse og konvensjonell feildeteksjon. Faserede array-prober som bruker flere elementer for å generere styrte lydstråler er beskrevet i detalj.
Transdusere konverterer en puls elektrisk energi fra testinstrumentet til mekanisk energi i form av lydbølger som beveger seg gjennom teststykket. Lydbølger som reflekterer fra prøvestykket blir i sin tur konvertert av svingeren til en puls av elektrisk energi som kan behandles og vises av testinstrumentet. I virkeligheten fungerer svingeren som en ultralydhøyttaler og mikrofon, og genererer og mottar pulser av lydbølger ved frekvenser som er mye høyere enn området for menneskelig hørsel.
Typisk er det aktive elementet i en NDT-transduser en tynn skive, firkant eller rektangel av piezoelektrisk keramikk eller kompositt som konverterer elektrisk energi til mekanisk energi, og omvendt. Dette elementet kalles noen ganger uformelt krystallen fordi i de tidlige dagene av ultralyd NDT ble elementer laget av kvartskrystaller; keramikk som blymetaniobat og blyzirkoniumtitanat har imidlertid lenge vært brukt i de fleste svingere. De siste årene har man sett en økende bruk av komposittelementer der den tradisjonelle solide keramiske skiven eller platen erstattes av et mikrobearbeidet element der bittesmå sylindere av piezoelektrisk keramikk er innebygd i en epoksymatrise. Sammensatte elementer kan gi økt båndbredde og forbedret følsomhet i mange applikasjoner med feilregistrering.
Typisk enkeltelement og transduser med dobbeltelement.
Når det blir begeistret av en elektrisk puls, genererer dette piezoelektriske elementet lydbølger, og når det vibreres ved å returnere ekko genererer det en spenning. Det aktive elementet er beskyttet mot skade av en sliteplate eller akustisk linse og støttes av en blokk med dempende materiale som berører svingeren etter at lydpulsen er generert. Denne ultrasoniske underenheten er montert i et etui med passende elektriske tilkoblinger. All vanlig kontakt, vinkelstråle, forsinkelseslinje og nedsenkingsomformere benytter denne grunnleggende designen. De fasede array-prober som brukes i avbildningsapplikasjoner, kombinerer ganske enkelt et antall individuelle svingerelementer i en enkelt enhet. Transducere med dobbelt element, ofte brukt i applikasjoner med korrosjonsundersøkelse, skiller seg ut ved at de har separate overførings- og mottakselementer atskilt med en lydbarriere, ingen støtte, og en integrert forsinkelseslinje for å styre og koble lydenergien i stedet for en sliteplate eller linse. Figur 1 illustrerer typisk svingerkonstruksjon.
Mens det grunnleggende konseptet er enkelt, er transdusere presisjonsenheter som krever stor omhu i design, materialvalg og produksjon for å sikre optimal og jevn ytelse. Svinger som vanligvis brukes i konvensjonell ultralyd NDT, faller i fem generelle kategorier basert på deres design og tiltenkte bruk.
