Undele sonore de înaltă frecvență utilizate pentru detectarea defectelor și gajarea grosimii în aplicațiile de testare cu ultrasunete nedistructive sunt generate și primite de sonde mici numite traductoare cu ultrasunete. Traductoarele sunt punctul de plecare pentru orice configurare cu testare cu ultrasunete și vin într-o mare varietate de frecvențe, dimensiuni și stiluri de carcasă pentru a satisface nevoile de inspecție, de la detectarea defectelor în forjarea enormă a oțelului de mai multe tone până la măsurarea grosimii acoperirilor subțire de hârtie.
Un traductor este în general definit ca orice dispozitiv care transformă o formă de energie în alta. Obiectul acestei lucrări este traductoarele ultrasonice utilizate pentru etanșarea grosimilor și detectarea defectelor convenționale. Sunt descrise în detaliu sondele în fază care utilizează mai multe elemente pentru a genera fascicule de sunet direcționate.
Traductoarele transformă un impuls de energie electrică din instrumentul de test în energie mecanică sub formă de unde sonore care circulă prin epruvetă. Undele sonore care se reflectă din epruvetă sunt, la rândul lor, transformate de traductor într-un impuls de energie electrică care poate fi procesat și afișat de instrumentul de testare. De fapt, traductorul acționează ca un difuzor cu ultrasunete și un microfon, generând și primind impulsuri de unde sonore la frecvențe mult mai mari decât raza de auz a omului.
De obicei, elementul activ al unui traductor NDT este un disc subțire, pătrat sau dreptunghi de ceramică piezoelectrică sau compozit care transformă energia electrică în energie mecanică și invers. Acest element este uneori denumit informal cristal, deoarece, în primele zile ale NDT cu ultrasunete, elementele erau realizate din cristale de cuarț; cu toate acestea, ceramică, cum ar fi metaniobate de plumb și titanat de zirconiu de plumb, au fost folosite de mult timp în majoritatea traductoarelor. În ultimii ani s-a observat o utilizare din ce în ce mai mare a unor elemente compozite în care discul sau placa ceramică solidă tradițională este înlocuită de un element micro-prelucrat în care mici cilindri de ceramică piezoelectrică sunt încorporate într-o matrice epoxidică. Elementele compuse pot asigura lățimea de bandă crescută și sensibilitate îmbunătățită în multe aplicații de detectare a defectelor.
Construcția tipică a traductorului cu un singur element și cu element dublu.
Atunci când este excitat de un impuls electric, acest element piezoelectric generează unde sonore, iar atunci când este vibrat prin întoarcerea ecoului generează o tensiune. Elementul activ este protejat de deteriorarea unei plăci de uzură sau a unei lentile acustice și este sprijinit de un bloc de material de amortizare care tace transductorul după ce pulsul sonor a fost generat. Acest subansamblu cu ultrasunete este montat într-o cutie cu conexiuni electrice adecvate. Toate traductoarele de contact comune, fasciculul unghiular, linia de întârziere și imersiunea utilizează acest design de bază. Sondele cu fază în fază utilizate în aplicații de imagini combină pur și simplu o serie de elemente de traductoare individuale într-un singur ansamblu. Traductoarele cu elemente duale, utilizate în mod obișnuit în aplicațiile de cercetare a coroziunii, diferă prin faptul că au elemente de transmisie și recepție separate, separate de o barieră sonoră, fără suport și o linie de întârziere integrală pentru a direcționa și a cuplă energia sunetului, mai degrabă decât o placă de uzură sau un obiectiv. Figura 1 ilustrează construcția tipică a traductorului.
În timp ce conceptul de bază este simplu, traductoarele sunt dispozitive de precizie care necesită o mare grijă în proiectare, selecție de materiale și fabricație pentru a ajuta la asigurarea unei performanțe optime și coerente. Traductoarele utilizate în mod obișnuit în NDT-ul convențional cu ultrasunete se încadrează în cinci categorii generale bazate pe designul și utilizarea prevăzută.
