Visokofrekvenčni zvočni valovi, ki se uporabljajo za odkrivanje napak in povečanje debeline v ultrazvočnih testih, ki ne uničujejo, ustvarjajo in sprejemajo majhne sonde, imenovane ultrazvočni pretvorniki. Transduktorji so izhodišče za vse nastavitve ultrazvočnih preskusov in so na voljo v številnih frekvencah, velikostih in slogih primerov, ki ustrezajo potrebam inšpekcijskih pregledov, od odkrivanja napak v ogromnih več tonskih jeklenih odkovkih do meritve debeline papirnih tankih prevlek.
Transduktor je na splošno opredeljen kot vsaka naprava, ki pretvori eno obliko energije v drugo. Predmet tega prispevka so ultrazvočni pretvorniki, ki se uporabljajo za merjenje debeline in običajno odkrivanje napak. Podrobno so opisane fazne matrične sonde, ki uporabljajo več elementov za ustvarjanje usmerjenih zvočnih žarkov.
Pretvorniki pretvorijo impulz električne energije iz preskusnega instrumenta v mehansko energijo v obliki zvočnih valov, ki potujejo skozi preskusni kos. Zvočni valovi, ki se odsevajo od preskušanca, pretvornik pretvori v impulz električne energije, ki ga lahko preskusni instrument predela in prikaže. Transduktor dejansko deluje kot ultrazvočni zvočnik in mikrofon, ustvarja in sprejema impulze zvočnih valov pri frekvencah, ki so veliko večje od dosega človeškega sluha.
Značilno je, da je aktivni element pretvornika NDT tanek disk, kvadrat ali pravokotnik piezoelektrične keramike ali kompozita, ki pretvarja električno energijo v mehansko energijo in obratno. Ta element se včasih neuradno imenuje kristal, ker so v zgodnjih dneh ultrazvočnega NDT izdelovali elemente iz kremenčevih kristalov; vendar se v večini pretvornikov že dolgo uporabljajo keramike, kot sta metaniobat svinca in svinčev cirkonijev titanat. V zadnjih letih je vse večja uporaba kompozitnih elementov, pri katerih tradicionalni trden keramični disk ali plošča nadomesti mikroobdelan element, v katerega so v epoksi matriko vgrajeni drobni cilindri piezoelektrične keramike. Kompozitni elementi lahko zagotavljajo povečano pasovno širino in izboljšano občutljivost v mnogih aplikacijah za odkrivanje napak.
Tipična enojna in dvoelektrična konstrukcija pretvornikov.
Ko ga vzbudi električni impulz, ta piezoelektrični element ustvarja zvočne valove, in ko ga z vrnitvijo ehoesit vibrira, ustvari napetost. Pred poškodbami je aktivni element zaščiten z obrabno ploščo ali zvočno lečo, podprt pa je blok blažilnega materiala, ki pretvori pretvornik po ustvarjanju zvočnega impulza. Ta ultrazvočna podsestava je nameščena v ohišju z ustreznimi električnimi priključki. Vsi osnovni stiki, kotni snop, zakasnitvena linija in potopni pretvorniki uporabljajo to osnovno zasnovo. Fazni sondi matrike, ki se uporabljajo v slikovnih aplikacijah, preprosto združujejo številne posamezne pretvorniške elemente v enem sklopu. Dvoelektrični pretvorniki, ki se običajno uporabljajo v aplikacijah za korozijsko pregledovanje, se razlikujejo po tem, da imajo ločene oddajne in sprejemne elemente, ločene z zvočno pregrado, brez podpore in integrirano zakasnitveno linijo za usmerjanje in spajanje zvočne energije, ne pa obrabne plošče ali leče. Slika 1 prikazuje značilno konstrukcijo pretvornika.
Medtem ko je osnovni koncept preprost, so pretvorniki natančne naprave, ki potrebujejo veliko pozornosti pri oblikovanju, izbiri materiala in izdelavi, da bi zagotovili optimalno in dosledno delovanje. Pretvorniki, ki se običajno uporabljajo v običajnih ultrazvočnih NDT, spadajo v pet splošnih kategorij glede na njihovo zasnovo in predvideno uporabo.
