探傷用的超聲波是一種頻率高達(dá)幾百到上千千赫甚至到幾萬千赫的高頻脈沖彈性波，超聲波換能器是一種可逆的聲電轉(zhuǎn)換元件，在探傷中起到發(fā)射與接收高頻脈沖彈性波的作用。

1. 超聲波換能器的基本構(gòu)造

超聲波換能器由壓電晶片、保護(hù)膜、吸收塊和外殼等組成。

 a. 壓電晶片

  壓電晶片具有壓電效應(yīng)，它的作用是發(fā)射和接收超聲波，實(shí)現(xiàn)電能與聲能的轉(zhuǎn)換。由壓電材料制成，分為單晶與雙晶。晶片的兩個(gè)表面都有銀層作為電極，“一”極引出的導(dǎo)線接發(fā)射端，“＋”極接地。常見壓電材料與探頭代號(hào)見表3.2。

 b. 保護(hù)膜

  保護(hù)膜的基本功能是保護(hù)壓電晶片不致磨損。保護(hù)膜分為硬、軟兩類。硬保護(hù)膜主要用于對表面光潔度較高、表面平整工件進(jìn)行檢測。硬保護(hù)膜被用于粗糙表面檢測時(shí)，聲能的損失達(dá)20~30 dB.軟保護(hù)膜可用于表面光潔度較低或有一定曲率的工件探傷。軟保護(hù)膜通常含有聚氨酯軟塑料等，因此可以改善聲能耦合，提高聲能傳遞效率，并且檢測結(jié)果的重復(fù)性好，磨損后易于更換。軟保護(hù)膜對聲能的損失為6~7dB.保護(hù)膜材料應(yīng)耐磨，衰減小，厚度適當(dāng)。

 c. 吸收塊

 吸收塊附著在壓電晶片上，對壓電晶片的震動(dòng)進(jìn)行阻尼，故又稱阻尼塊。由于晶片共振周期過大會(huì)導(dǎo)致脈沖變寬、盲區(qū)增大、因此，使用阻尼塊會(huì)使得晶片起振后盡快地停下來，從而使得脈沖寬度變小，分辨率提高。吸收塊的聲阻抗應(yīng)該盡量接近壓電晶片的聲阻抗。

 d. 外殼

 由金屬或者塑料制成，并裝有小電纜連接器插頭。主要作用就是保護(hù)以上探頭組成部分。

2. 幾種常用的超聲波換能器

  圖3.4為換能器的基本構(gòu)造。超聲波探傷采用多種探頭形狀，根據(jù)不同的波形可分為縱波探頭、橫波探頭、表面波探頭等。根據(jù)耦合方式的不同進(jìn)行分類：接觸式探頭和液浸式探頭。根據(jù)波束的不同分為聚焦探頭和非聚焦探頭。根據(jù)晶片的數(shù)量，可分為單晶探頭與雙晶探頭。此外還有根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要所發(fā)明的高溫探頭，微型探頭等特殊探頭。下面簡單介紹幾種常用的探頭。

 a. 直探頭（縱波探頭）

  直探頭用于發(fā)射和接受縱波，所以又稱為縱波探頭。直探頭主要用于與探測平面平行的缺陷探測，如鋼板。

 b. 斜探頭（橫波探頭）

  使聲束通過斜楔塊與工件表面成一定角度射入工件的探頭稱為斜探頭。它可以發(fā)射和接收橫波，因此又稱為橫波探頭。主要用于檢測焊縫、鋼管等與檢測表面垂直或成一定角度的缺陷。

 c. 雙晶探頭（分割探頭）

  雙晶探頭有兩塊壓電晶片，一個(gè)用來發(fā)射超聲波，另一個(gè)用來接收超聲波。根據(jù)人射角aL不同，分為雙晶縱波探頭（aL<aI)和雙晶橫波探頭（aL=aI~aII).雙晶探頭基本構(gòu)造如圖3.5所示。

d. 聚焦探頭

  超聲波聚焦探頭是把壓電晶片（換能器）產(chǎn)生的超聲波能量聚焦成一條線狀或一個(gè)點(diǎn)狀的超聲束。在焦點(diǎn)處，聲波能量集中，提高了探傷的靈敏度和分辨率。它適合用于小直徑圓棒、管材的探傷。并在冶金、航空等工業(yè)部門的應(yīng)用也頗為廣泛。聚焦式探頭構(gòu)造組成如圖3.6所示。

  根據(jù)聚焦原理，聚焦探頭可分為點(diǎn)聚焦和線聚焦探頭。點(diǎn)聚焦的理想焦點(diǎn)是聲透鏡為球面的一點(diǎn)，線聚焦的理想焦點(diǎn)是聲透鏡為圓柱體的直線。根據(jù)耦合條件的不同，可分為水浸聚焦和接觸聚焦，水浸聚焦以水為介質(zhì)進(jìn)行耦合，探頭與工件不直接接觸。接觸聚焦是探頭與工件通過薄層耦合介質(zhì)接觸。按接觸聚焦方式不同又分為透鏡式聚焦探頭、反射式聚焦探頭和曲面晶片式聚焦探頭。