Vysokofrekvenčné zvukové vlny používané na detekciu chýb a zobrazovanie hrúbky v ultrazvukových nedeštruktívnych testovacích aplikáciách sú generované a prijímané malými sondami nazývanými ultrazvukové prevodníky. Prevodníky sú východiskovým bodom pre akékoľvek nastavenie ultrazvukových testov a prichádzajú v širokej škále frekvencií, veľkostí a štýlov puzdier, aby vyhoveli potrebám inšpekcií, od detekcie nedostatkov v obrovských mnohonásobných oceľových výkovkoch až po meranie hrúbky tenkých vrstiev papiera.
Prevodník je všeobecne definovaný ako akékoľvek zariadenie, ktoré prevádza jednu formu energie na inú. Predmetom tohto článku sú ultrazvukové prevodníky používané na zobrazovanie hrúbky a na konvenčné zisťovanie chýb. Podrobne sú opísané sondy fázovaného poľa, ktoré využívajú viac prvkov na generovanie riadených zvukových lúčov.
Prevodníky prevádzajú impulz elektrickej energie zo skúšobného prístroja na mechanickú energiu vo forme zvukových vĺn, ktoré prechádzajú skúšobným kusom. Zvukové vlny odrážajúce sa od skúšobného kusu sú prevodníkom prevedené na impulz elektrickej energie, ktorý môže testovací prístroj spracovať a zobraziť. Menič v skutočnosti pôsobí ako ultrazvukový reproduktor a mikrofón, ktorý generuje a prijíma pulzy zvukových vĺn pri frekvenciách oveľa vyšších, ako je rozsah ľudského sluchu.
Obvykle je aktívnym prvkom meniča NDT tenký disk, štvorec alebo obdĺžnik piezoelektrickej keramiky alebo kompozitu, ktorý prevádza elektrickú energiu na mechanickú energiu a naopak. Tento prvok sa niekedy neformálne nazýva kryštál, pretože v prvých dňoch ultrazvukovej NDT boli prvky vyrobené z kremenných kryštálov; avšak keramika, ako je metaniobát olovnatý a titaničitan olovnatý, sa už vo väčšine prevodníkov používa. V posledných rokoch bolo pozorované narastajúce použitie kompozitných prvkov, v ktorých je tradičný pevný keramický disk alebo doska nahradená mikroobrobeným prvkom, v ktorom sú malé valce piezoelektrickej keramiky zabudované do epoxidovej matrice. Kompozitné prvky môžu poskytovať zvýšenú šírku pásma a zlepšenú citlivosť v mnohých aplikáciách detekcie chýb.
Typická konštrukcia jednoduchého a dvojprvkového prevodníka.
Keď je piezoelektrický prvok vzrušený elektrickým impulzom, generuje zvukové vlny a keď je vibrovaný návratom ozveny, generuje napätie. Aktívny prvok je chránený pred poškodením opotrebiteľnou doskou alebo akustickou šošovkou a je podložený blokom tlmiaceho materiálu, ktorý tlmí menič po generovaní zvukového impulzu. Táto ultrazvuková podzostava je namontovaná v skrinke s vhodným elektrickým pripojením. Všetky bežné kontaktné, uhlové lúče, oneskorovacie vedenia a ponorné prevodníky používajú túto základnú konštrukciu. Fázové sondové sondy používané v zobrazovacích aplikáciách jednoducho kombinujú niekoľko individuálnych prvkov snímača v jednej zostave. Prevodníky s dvoma prvkami, ktoré sa bežne používajú v aplikáciách prieskumu korózie, sa líšia v tom, že majú samostatné vysielacie a prijímacie prvky oddelené zvukovou bariérou, bez podložia a integrovanú linku oneskorenia na riadenie a párovanie zvukovej energie namiesto nosnej dosky alebo šošovky. Obrázok 1 zobrazuje typickú konštrukciu prevodníka.
Aj keď je základná koncepcia jednoduchá, prevodníky sú presné zariadenia, ktoré vyžadujú veľkú starostlivosť pri návrhu, výbere materiálu a výrobe, aby pomohli zaistiť optimálny a konzistentný výkon. Prevodníky bežne používané v konvenčnej ultrazvukovej NDT spadajú do piatich všeobecných kategórií na základe ich konštrukcie a zamýšľaného použitia.
