Les ones sonores d’alta freqüència utilitzades per a la detecció de falles i el calibratge de gruixos en aplicacions de prova no distructiva d’ultrasons són generades i rebudes per petites sondes anomenades transductors d’ultrasons. Els transductors són el punt de partida per a qualsevol configuració de prova d’ultrasons i ofereixen una gran varietat de freqüències, mides i estils de casos per satisfer les necessitats d’inspecció que van des de la detecció de falles en enormes forjats d’acer multi-tones fins a la mesura de gruix dels recobriments fins a paper.
Un transductor es defineix generalment com qualsevol dispositiu que converteix una forma d’energia en una altra. L'objecte d'aquest treball són els transductors d'ultrasons utilitzats per al calibratge de gruixos i la detecció convencional de falles. Es descriuen en detall les sondes de fases que utilitzen diversos elements per generar feixos de so dirigits.
Els transductors converteixen un pols d’energia elèctrica de l’instrument de prova en energia mecànica en forma d’ones sonores que recorren la prova. Les ones sonores que reflecteixen la prova es converteixen, al seu torn, pel transductor en un pols d’energia elèctrica que pot ser processat i visualitzat per l’instrument de prova. En efecte, el transductor actua com un altaveu i micròfon ultrasònic, generant i rebent polsos d’ones sonores a freqüències molt superiors al rang d’audiència humana.
Típicament, l’element actiu d’un transductor NDT és un disc prim, quadrat o rectangle de ceràmica o compost compost piezoelèctric que converteix l’energia elèctrica en energia mecànica i viceversa. Aquest element de vegades s'anomena informalment el cristall perquè, en els primers temps de la NDT ultrasònica, els elements eren de cristalls de quars; tanmateix, ceràmiques com el metaniobat de plom i el titanat de zirconi de plom han estat utilitzades en la majoria dels transductors. En els darrers anys, s’han vist un ús creixent d’elements compostos en què el disc o placa de ceràmica sòlida tradicional es substitueix per un element micro-mecanitzat en el qual s’inclouen minúsculs cilindres de ceràmica piezoelèctrica en una matriu epoxi. Els elements compostos poden proporcionar un ample de banda més gran i una sensibilitat millorada en moltes aplicacions de detecció de falles.
Construcció típica d'un transductor d'elements únics i de doble element.
Quan s’emociona amb un pols elèctric, aquest element piezoelèctric genera ones sonores i quan es fa vibrar tornant l’eco es genera una tensió. L’element actiu està protegit dels danys per part d’una placa de desgast o d’un objectiu acústic i recolzat per un bloc d’amortiment que silencia el transductor després de la generació del pols sonor. Aquest subassemblatge d'ultrasons està muntat en un estoig amb connexions elèctriques adequades. Tots els transductors de contacte comú, feix d'angle, línia de retard i immersió utilitzen aquest disseny bàsic. Les sondes de matriu en fase utilitzades en aplicacions d’imatge simplement combinen diversos elements del transductor individual en un sol conjunt. Els transductors de dos elements, utilitzats habitualment en aplicacions de sondeig de corrosió, difereixen perquè tenen elements de transmissió i recepció separats separats per una barrera de so, sense suport i una línia de retard integral per dirigir i combinar l’energia sonora en lloc d’una placa de desgast o lent. La figura 1 il·lustra la construcció típica del transductor.
Si bé el concepte bàsic és senzill, els transductors són dispositius de precisió que requereixen molta cura en el disseny, la selecció de materials i la fabricació per ajudar a assegurar un rendiment òptim i coherent. Els transductors que s'utilitzen habitualment en NDT convencionals d'ultrasons es componen de cinc categories generals en funció del seu disseny i ús previst.
