Ultraäänitaidon rikkomattomissa testaussovelluksissa virheiden havaitsemiseen ja paksuuden mittaamiseen käytetyt korkeataajuiset ääniaallat generoidaan ja vastaanotetaan pienillä koettimilla, joita kutsutaan ultraäänimuuntimiksi. Muuntimet ovat lähtökohtia kaikille ultraäänitestausmäärityksille, ja niitä on monenlaisilla taajuuksilla, kokoilla ja tapausmuodoilla tarkastustarpeiden tyydyttämiseksi aina virheiden havaitsemisesta valtavissa monen tonnin teräksissä taotukuissa paperiohuiden päällysteiden paksuuden mittaamiseen.
Anturi määritellään yleensä mille tahansa laitteelle, joka muuntaa yhden energian muodon toiseksi. Tämän paperin aihe on ultraäänimuuntimet, joita käytetään paksuuden mittaamiseen ja tavanomaisten virheiden havaitsemiseen. Vaiheelliset ryhmäanturit, jotka käyttävät useita elementtejä ohjattujen äänisäteiden muodostamiseen, kuvataan yksityiskohtaisesti.
Anturit muuntavat testilaitteen sähköenergian pulssin mekaaniseksi energiaksi ääniaaltojen muodossa, jotka kulkevat testikappaleen läpi. Testikappaleesta heijastavat ääniaallot muuntaja puolestaan muuttaa sähköenergian pulssiksi, jota testilaite voi käsitellä ja näyttää. Itse asiassa anturi toimii ultraäänikaiuttimena ja mikrofonina, generoimalla ja vastaanottamalla ääniaaltojen pulsseja paljon korkeammilla taajuuksilla kuin ihmisen kuuloalue.
NDT-muuntimen aktiivinen elementti on tyypillisesti pietsosähköisen keraamisen tai komposiittilevyn ohut levy, neliö tai suorakulmio, joka muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi ja päinvastoin. Tätä elementtiä kutsutaan toisinaan epävirallisesti kideksi, koska ultraäänen NDT: n alkuaikoina elementit valmistettiin kvartsikiteistä; keramiikkaa, kuten lyijymetaniobaattia ja lyijysirkoniumtitanaattia, on kuitenkin käytetty jo kauan useimmissa muuntimissa. Viime vuosina on havaittu yhä suurempaa käyttöä komposiittielementeissä, joissa perinteinen kiinteä keraaminen kiekko tai levy korvataan mikrotyötetyllä elementillä, johon pienet pietsosähköisen keraamisen sylinterin osat on upotettu epoksimatriisiin. Komposiittielementit voivat tarjota lisääntynyttä kaistanleveyttä ja parempaa herkkyyttä monissa virheentunnistussovelluksissa.
Tyypillinen yksielementti- ja kaksielementtimuuntajan rakenne.
Sähköasteen synnyttäessä tämä pietsosähköinen elementti tuottaa ääni-aaltoja, ja kun se värähtelee palauttamalla kaiku, se tuottaa jännitteen. Aktiivinen elementti on suojattu vaurioilta kulutuslevyllä tai akustisella linssillä, ja sitä tukee vaimennusmateriaalilohko, joka hiljentaa anturin sen jälkeen, kun äänipulssi on generoitu. Tämä ultraäänilaitteisto on asennettu koteloon, jolla on asianmukaiset sähköliitännät. Kaikissa yleisissä kosketin-, kulma-, viive- ja upotusmuuntimissa käytetään tätä perussuunnittelua. Kuvaussovelluksissa käytetyt vaiheistetut ryhmäkoettimet yhdistävät yksinkertaisesti useita yksittäisiä anturielementtejä yhdessä kokoonpanossa. Kaksiosaiset muuntimet, joita käytetään yleisesti korroosionmittaussovelluksissa, eroavat toisistaan siinä, että niissä on erilliset lähetys- ja vastaanottoelementit, jotka on erotettu äänisuojalla, ei taustaa, ja kiinteä viivelinja äänen energian ohjaamiseksi ja kytkemiseksi kulutuslevyn tai linssin sijasta. Kuvio 1 kuvaa tyypillistä anturin rakennetta.
Vaikka peruskonsepti on yksinkertainen, anturit ovat tarkkuuslaitteita, jotka vaativat suurta huolellisuutta suunnittelussa, materiaalien valinnassa ja valmistuksessa optimaalisen ja tasaisen suorituskyvyn varmistamiseksi. Tavanomaisessa ultraääni-NDT-laitteessa yleisesti käytetyt muuntimet jakaantuvat viiteen yleiseen luokkaan niiden suunnittelun ja käyttötarkoituksen perusteella.
