超聲波的發(fā)射和接收是通過探頭來實現(xiàn)的。下面介紹探頭的工作原理、主要性能及其及結(jié)構(gòu)。

1.壓電效應(yīng)換能器

某些晶體材料在交變拉壓應(yīng)作用下，產(chǎn)生交變電場的效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)。反之當(dāng)晶體材料在交變電場作用下，產(chǎn)生伸縮變形的效應(yīng)稱為逆壓電效應(yīng)。正、逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。

超聲波探頭中的壓電晶片具有壓電效應(yīng)，當(dāng)高頻電脈沖激勵壓電晶片時，發(fā)生逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換為聲能(機(jī)械能)，探頭發(fā)射超聲波。當(dāng)探頭接收超聲波時，發(fā)生正壓電效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)換為電能。不難看出超聲波探頭在工作時實現(xiàn)了電能和聲能的相互轉(zhuǎn)換，因此常把探頭叫做換能器。

2.探頭的種類和結(jié)構(gòu)換能器

直探頭用于發(fā)射和接收縱波，主要用于探測與探測面平行的缺陷，如板材、鍛件探傷等。

斜探頭可分為縱波斜探頭、橫波斜探頭和表面波斜探頭，常用的是橫波斜探頭。橫波斜探頭主要用于探測與探測面垂直或成一定角度的缺陷，如焊縫、汽輪機(jī)葉輪等。

當(dāng)斜探頭的入射角大于或等于**臨界角時，在工件中產(chǎn)生表面波，表面波探頭用于探測表面或近表面缺陷。

雙晶探頭有兩塊壓電晶片，一塊用于發(fā)射超聲波，另一塊用于接收超聲波。根據(jù)入射角不同，分為雙晶縱波探頭和雙晶橫波探頭。

雙晶探頭具有以下優(yōu)點：換能器

（1）靈敏度高

（2）雜波少盲區(qū)小

（3）工件中近場區(qū)長度小

（4）探測范圍可調(diào)

雙晶探頭主要用于探傷近表面缺陷。

聚焦探頭種類較多。

3.探頭型號換能器

探頭型號的組成項目及排列順序如下：

基本頻率-晶片材料-晶片尺寸-探頭種類-特征

探傷實例：求2.5P20直探頭在鋼中的N(鋼中縱波聲速為5900m/s)

1.64N--3N是該探頭的適合探傷范圍=69.5---127.2

以1.25P20直探頭為例則N=21

該探頭的適合探傷范圍=34.4---63
換能器