Az ultrahangos roncsolásmentes tesztelési alkalmazásokban a hibatűréshez és a vastagságméréshez használt magas frekvenciájú hanghullámokat kicsi, ultrahang-átalakítónak nevezett szondák generálják és fogadják. Az átalakítók képezik az összes ultrahangos teszt beállításának kiindulópontját, és nagyon sokféle frekvencián, méretben és esetben alkalmazhatók az ellenőrzési igények kielégítésére, kezdve a hibák észlelését óriási több tonnás acél kovácsdarabokban a papírvékony bevonatok vastagságának méréséig.
Az átalakítót általában minden olyan eszközként definiálják, amely az energia egyik formáját egy másikvá alakítja. Jelen cikk tárgya a vastagságméréshez és a hagyományos hibadetektáláshoz használt ultrahangos átalakítók. Részletesen leírjuk azokat a fázisos elrendezéseket, amelyek több elemet használnak irányított hangnyalábok létrehozására.
Az átalakítók a próbatest elektromos energiájának impulzusát mechanikai energiává alakítják hanghullámok formájában, amelyek áthaladnak a próbadarabon. A próbadarabot tükröző hanghullámokat viszont a jelátalakító elektromos energia impulzussá alakítja, amelyet a vizsgáló műszer képes feldolgozni és megjeleníteni. Valójában az átalakító ultrahangos hangszóróként és mikrofonként működik, hanghullámok impulzusát generálva és véve sokkal magasabb frekvencián, mint az emberi hallás tartománya.
Az NDT-jeladó aktív eleme általában egy piezoelektromos kerámia vagy kompozit vékony lemez, négyzet vagy téglalap, amely az elektromos energiát mechanikai energiává alakítja, és fordítva. Ezt az elemet néha informálisan kristálynak hívják, mivel az ultrahangos NDT korai napjaiban az elemeket kvarckristályokból készítették; a kerámiaanyagokat, például az ólom-metaniobátot és az ólom-cirkónium-titanátot már régóta használják a legtöbb átalakítóban. Az utóbbi években egyre több olyan kompozit elem van felhasználva, amelyben a hagyományos szilárd kerámia tárcsát vagy lemezt egy mikromegmunkált elem váltja fel, amelyben az apró piezoelektromos kerámia hengerek be vannak ágyazva egy epoxi-mátrixba. A kompozit elemek megnövelt sávszélességet és jobb érzékenységet biztosítanak sok hibadetektáló alkalmazásban.
Tipikus egy elem és kettős elem átalakító.
Amikor egy elektromos impulzus gerjeszti, ez a piezoelektromos elem hanghullámokat generál, és amikor visszatérő rezgés az echoesit, feszültséget generál. Az aktív elemet egy kopólemez vagy akusztikus lencse védi a sérülésektől, és egy olyan csillapító anyag tömbjével van ellátva, amely a hangimpulzus generálása után az átalakítót elnémítja. Ez az ultrahangos részegység megfelelő elektromos csatlakozással ellátott tokba van felszerelve. Az összes közös érintkező, szögnyaláb, késleltetési vonal és merülési jelátalakító használja ezt az alapvető kialakítást. A képalkotó alkalmazásokban alkalmazott fázissoros szonda egyszerűen egyetlen különálló átalakító elemet egyesít egyetlen egységekben. A korróziómérési alkalmazásokban általánosan használt kettős elem-átalakítók abban különböznek egymástól, hogy külön adó- és vevőelemeket külön választják el, amelyek hanghatárolóval vannak elválasztva, nincs hátlap, és integrált késleltetési vonal szolgálnak a hangenergia irányítására és összekapcsolására, mint egy kopólemez vagy lencse. Az 1. ábra a jelátalakító tipikus felépítését szemlélteti.
Noha az alapkoncepció egyszerű, az átalakítók precíziós eszközök, amelyek nagy gondosságot igényelnek a tervezésben, az anyagválasztásban és a gyártásban, hogy biztosítsák az optimális és következetes teljesítményt. A hagyományos ultrahangos NDT-ben általánosan használt átalakítók tervezésük és tervezett felhasználásuk alapján öt általános kategóriába sorolhatók.
