Gelombang suara frekuensi tinggi yang digunakan untuk deteksi cacat dan pengukur ketebalan dalam aplikasi pengujian nondestruktif ultrasonik dihasilkan dan diterima oleh probe kecil yang disebut transduser ultrasonik. Transduser adalah titik awal untuk setiap persiapan uji ultrasonik, dan mereka datang dalam berbagai frekuensi, ukuran, dan gaya kasing untuk memenuhi kebutuhan inspeksi mulai dari deteksi cacat pada tempa baja multi-ton yang sangat besar hingga pengukuran ketebalan pelapis kertas-tipis.
Transduser umumnya didefinisikan sebagai perangkat apa pun yang mengubah satu bentuk energi menjadi bentuk lain. Subjek dari makalah ini adalah transduser ultrasonik yang digunakan untuk pengukuran ketebalan dan deteksi cacat konvensional. Probe array bertahap yang menggunakan banyak elemen untuk menghasilkan berkas suara yang diarahkan dijelaskan secara rinci.
Transduser mengubah pulsa energi listrik dari instrumen tes menjadi energi mekanik dalam bentuk gelombang suara yang melakukan perjalanan melalui benda uji. Gelombang suara yang dipantulkan dari benda uji, pada gilirannya, diubah oleh transduser menjadi pulsa energi listrik yang dapat diproses dan ditampilkan oleh instrumen uji. Akibatnya, transduser bertindak sebagai speaker dan mikrofon ultrasonik, menghasilkan dan menerima gelombang suara pada frekuensi yang jauh lebih tinggi daripada rentang pendengaran manusia.
Biasanya, elemen aktif transduser NDT adalah piringan tipis, persegi, atau persegi panjang dari keramik piezoelektrik atau komposit yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, dan sebaliknya. Unsur ini kadang-kadang secara informal disebut kristal karena, pada masa-masa awal NDT ultrasonik, unsur-unsur dibuat dari kristal kuarsa; namun, keramik seperti timbal metaniobat dan timbal zirkonium titanat telah lama digunakan di sebagian besar transduser. Beberapa tahun terakhir telah terlihat peningkatan penggunaan elemen komposit di mana piringan atau piringan keramik solid tradisional digantikan oleh elemen mesin mikro dimana silinder kecil keramik piezoelektrik tertanam dalam matriks epoksi. Elemen komposit dapat memberikan peningkatan bandwidth dan peningkatan sensitivitas dalam banyak aplikasi deteksi cacat.
Konstruksi elemen tunggal dan transduser elemen ganda.
Ketika tereksitasi oleh pulsa listrik, elemen piezoelektrik ini menghasilkan gelombang suara, dan ketika bergetar dengan mengembalikan gema, menghasilkan tegangan. Elemen aktif dilindungi dari kerusakan oleh lensa aus atau akustik dan didukung oleh blok bahan redaman yang menenangkan transduser setelah pulsa suara dihasilkan. Subassembly ultrasonik ini dipasang di case dengan koneksi listrik yang sesuai. Semua kontak umum, balok sudut, garis tunda, dan transduser imersi menggunakan desain dasar ini. Probe array bertahap yang digunakan dalam aplikasi pencitraan hanya menggabungkan sejumlah elemen transduser individu dalam satu perakitan. Transduser elemen ganda, yang biasa digunakan dalam aplikasi survei korosi, berbeda karena mereka memiliki elemen-elemen pemancar dan penerima terpisah yang dipisahkan oleh penghalang suara, tidak ada backing, dan garis tunda integral untuk mengarahkan dan memasangkan energi suara daripada pelat pelindung atau lensa. Gambar 1 menggambarkan konstruksi transduser yang khas.
Walaupun konsep dasarnya sederhana, transduser adalah perangkat presisi yang membutuhkan perhatian besar dalam desain, pemilihan material, dan manufaktur untuk membantu memastikan kinerja yang optimal dan konsisten. Transduser yang biasa digunakan dalam NDT ultrasonik konvensional termasuk dalam lima kategori umum berdasarkan desain dan tujuan penggunaannya.
