Ultrasonun alınması ve yansımasından sorumlu ultrasonik dönüştürücü
Ultrasonik dönüştürücü olarak da bilinen ultrasonik prob, ultrasonik dalgaları iletmek ve almak için anahtar bir cihazdır. Verici dönüştürücü ve alıcı dönüştürücü olarak ikiye ayrılır. Verici dönüştürücü, diğer enerji biçimlerini ultrasonik dalgalara dönüştürür ve alıcı dönüştürücü, alınan ultrasonik dalgaları, ölçülmesi kolay başka bir enerjiye dönüştürür. Birçok enerji biçimi vardır, bu nedenle dönüştürücünün biçimi de farklıdır. Ultrasonik ölçümde yaygın olarak piezoelektrik dönüştürücüler, ardından manyetostriktif dönüştürücüler kullanılır.
(1) Piezoelektrik dönüştürücü
Piezoelektrik dönüştürücünün alınması ve yansıması, piezoelektrik etkiye ve ters piezoelektrik etkiye dayanır. Ultrasonik dalgaların emisyonu, piezoelektrik malzemenin uç yüzündeki elektrotlara alternatif bir voltaj uygulamak için piezoelektrik malzemelerin ters piezoelektrik etkisini kullanır. Kristalin kalınlık yönü boyunca, uygulanan alternatif voltaj ile aynı frekanstaki mekanik titreşimler üretilecek ve dışarıya yayılacaktır Ses dalgaları, elektrik enerjisi ve ses enerjisinin (mekanik enerji) dönüşümünü gerçekleştirir. Ultrasonik alım, piezoelektrik malzemelerin piezoelektrik etkisini kullanır. Piezoelektrik malzemeler ses dalgalarının ses basıncına maruz kaldıklarında, malzemenin her iki ucu da ses basıncındaki değişikliklerle senkronize olan yükler oluşturarak ses enerjisini (mekanik enerji) elektrik enerjisine dönüştürür.
Piezoelektrik malzemeler kuvars kristalleri, piezoelektrik seramikler, piezoelektrik yarı iletkenler, polimer piezoelektrik malzemeler ve benzerleri olabilir. Farklı ihtiyaçlara göre, piezoelektrik levhanın, levhanın kalınlık titreşimi, boylamasına levhanın uzunluk titreşimi, diskin radyal titreşimi, eğilme titreşimi vb. Gibi birçok titreşim modu vardır. Bunlar arasında sac kalınlığı titreşimi en çok kullanılanıdır.
Piezoelektrik kristalin kendisi nispeten kırılgandır ve yalıtım, sızdırmazlık, korozyon direnci, empedans uyumu ve çevrenin zayıf korunması için çeşitli gereksinimler nedeniyle, piezoelektrik elemanlar genellikle bir sonda oluşturmak için bir kabuk içine yerleştirilir. Bunların arasında, küresel ses filmi, empedans eşleşmesini iyileştirmede ve radyasyon gücünü artırmada rol oynar. Titreşim frekansı birkaç yüz kilohertz'in üzerindedir ve kalın titreşimli bir piezoelektrik levha kullanılır.
(2) Manyetostriktif dönüştürücü
Manyetostriktif dönüştürücünün alınması ve iletilmesi, manyetostriktif etkiye ve ters manyetostriktif etkiye dayanır. Ultrasonik dalgaların emisyonu, manyetostriktif malzemenin manyetostriktif etkisini kullanır. Manyetostriktif malzeme, manyetik alanın yönü boyunca mekanik boyutlarda alternatif değişiklikler, yani mekanik titreşim üretmesine ve böylece ultrason oluşturmasına neden olan alternatif bir manyetik alana yerleştirilir. Ultrasonik alım, manyetostriktif malzemelerin ters manyetostriktif etkisini kullanır. Manyetostriktif malzemeler ses basıncına maruz kaldıklarında iç deformasyona ve gerilime neden olacak, bu da manyetik alanlar arasındaki sınırların hareket etmesine neden olacaktır. Mıknatıslanma vektörü dönerek malzemenin manyetizasyonu ve geçirgenliği buna göre değişir. Manyetostriktif malzemeye bir bobin eklemek, malzemenin manyetik değişimini bobin akımındaki bir değişikliğe dönüştürebilir, böylece ultrasonik dalgaları almak için kullanılabilir.
Manyetostriktif malzemeler, belirli ferromanyetik malzemeler ve bunların nikel, nikel-demir alaşımları, alüminyum-demir alaşımları, demir-kobalt-vanadyum alaşımları vb. Gibi alaşımları ve çinko ve nikel içeren ferritler olabilir. Farklı manyetostriktif malzemeler, alternatif bir manyetik alan uygulandığında farklı manyetostriktif etkilere sahiptir ve nikel en büyük manyetostriktif etkiye sahiptir.
Yaygın olarak kullanılan manyetostriktif dönüştürücüler, 0,1 ～ 0,4 mm kalınlığında nikel tabakalardan yapılır. Girdap akımı kaybını azaltmak için levhalar arasında yalıtım önlemleri alınır. Şekilleri dikdörtgen, pencere şeklinde vb.
