Transduser ultrasonik bertanggung jawab untuk penerimaan dan refleksi ultrasound
Probe ultrasonik, juga dikenal sebagai transduser ultrasonik, adalah perangkat utama untuk mentransmisikan dan menerima gelombang ultrasonik. Ini dibagi menjadi transduser transmisi dan transduser penerima. Transduser pemancar mengubah bentuk energi lain menjadi gelombang ultrasonik, dan transduser penerima mengubah gelombang ultrasonik yang diterima menjadi energi lain yang mudah diukur. Ada banyak bentuk energi, sehingga bentuk transdusernya juga berbeda-beda. Dalam pengukuran ultrasonik, transduser piezoelektrik biasanya digunakan, diikuti oleh transduser magnetostriktif.
(1) Transduser piezoelektrik
Penerimaan dan refleksi transduser piezoelektrik didasarkan pada efek piezoelektrik dan efek piezoelektrik terbalik. Emisi gelombang ultrasonik menggunakan efek piezoelektrik terbalik dari bahan piezoelektrik untuk menerapkan tegangan bolak-balik ke elektroda di ujung permukaan bahan piezoelektrik. Sepanjang arah ketebalan kristal, getaran mekanis dengan frekuensi yang sama dengan tegangan bolak-balik yang diterapkan akan dihasilkan dan dipancarkan ke luar. Gelombang suara mewujudkan konversi energi listrik dan energi suara (energi mekanik). Penerimaan ultrasonik menggunakan efek piezoelektrik dari bahan piezoelektrik. Ketika material piezoelektrik mengalami tekanan suara gelombang suara, kedua ujung material akan menghasilkan muatan yang tersinkronisasi dengan perubahan tekanan suara, sehingga mengubah energi suara (energi mekanik) menjadi energi listrik.
Bahan piezoelektrik dapat berupa kristal kuarsa, keramik piezoelektrik, semikonduktor piezoelektrik, bahan piezoelektrik polimer, dan sejenisnya. Sesuai dengan kebutuhan yang berbeda, ada banyak mode getaran lembaran piezoelektrik, seperti getaran ketebalan lembaran, getaran panjang lembaran longitudinal, getaran radial piringan, getaran lentur dan sebagainya. Diantaranya, getaran ketebalan lembaran adalah yang paling banyak digunakan.
Karena kristal piezoelektrik itu sendiri relatif rapuh, dan karena berbagai persyaratan untuk insulasi, penyegelan, ketahanan korosi, pencocokan impedansi, dan perlindungan lingkungan yang buruk, elemen piezoelektrik sering kali dipasang dalam cangkang untuk membentuk probe. Di antara mereka, film bersuara bulat berperan dalam meningkatkan pencocokan impedansi dan meningkatkan daya radiasi. Frekuensi getarannya di atas beberapa ratus kilohertz, dan lembaran piezoelektrik dengan getaran ketebalan digunakan.
(2) Transduser magnetostriktif
Penerimaan dan transmisi transduser magnetostriktif didasarkan pada efek magnetostriktif dan efek magnetostriktif terbalik. Emisi gelombang ultrasonik memanfaatkan efek magnetostriktif dari bahan magnetostriktif. Bahan magnetostriktif ditempatkan dalam medan magnet bolak-balik, yang menyebabkannya menghasilkan perubahan bolak-balik dalam dimensi mekanis di sepanjang arah medan magnet, yaitu getaran mekanis, sehingga menghasilkan ultrasound. Penerimaan ultrasonik menggunakan efek magnetostriktif terbalik dari bahan magnetostriktif. Ketika bahan magnetostriktif mengalami tekanan suara, mereka akan menyebabkan deformasi dan tegangan internal, yang akan menyebabkan batas-batas antara domain magnet bergerak. Vektor magnetisasi berputar, sehingga magnetisasi dan permeabilitas material berubah sesuai. Penambahan kumparan pada material magnetostrictive dapat mengubah perubahan magnet dari material menjadi perubahan arus kumparan, sehingga dapat digunakan untuk menerima gelombang ultrasonik.
Bahan magnetostriktif dapat berupa bahan feromagnetik tertentu dan paduannya, seperti paduan nikel, besi-nikel, paduan aluminium-besi, paduan besi-kobalt-vanadium, dll., Dan ferit yang mengandung seng dan nikel. Bahan magnetostriktif yang berbeda memiliki efek magnetostriktif yang berbeda ketika medan magnet bolak-balik diterapkan, dan nikel memiliki efek magnetostriktif terbesar.
Transduser magnetostriktif yang umum digunakan terbuat dari lembaran nikel dengan ketebalan 0,1 ～ 0,4 mm. Tindakan isolasi dilakukan di antara lembaran untuk mengurangi hilangnya arus eddy. Bentuknya persegi panjang, berbentuk jendela dan sebagainya.
