Transductor d'ultrasons responsable de la recepció i reflexió de l'ecografia
La sonda ultrasònica, també coneguda com a transductor ultrasònic, és un dispositiu clau per transmetre i rebre ones ultrasòniques. Es divideix en transductor transductor transductor i receptor. El transductor transmissor converteix altres formes d'energia en ones ultrasòniques, i el transductor receptor converteix les ones ultrasòniques rebudes en una altra energia fàcil de mesurar. Hi ha moltes formes d'energia, de manera que la forma del transductor també és diferent. En el mesurament per ultrasons s'utilitzen comunament transductors piezoelèctrics, seguits de transductors magnetostrictors.
(1) Transductor piezoelèctric
La recepció i reflexió del transductor piezoelèctric es basa en l'efecte piezoelèctric i l'efecte piezoelèctric invers. L'emissió d'ones ultrasòniques utilitza l'efecte piezoelèctric invers de materials piezoelèctrics per aplicar una tensió alterna als elèctrodes a la cara final del material piezoelèctric. Al llarg de la direcció del gruix del cristall, es generaran vibracions mecàniques amb la mateixa freqüència que la tensió alterna aplicada i s'emetran ones de so cap a fora realitzant la conversió d'energia elèctrica i energia sonora (energia mecànica). La recepció per ultrasons utilitza l'efecte piezoelèctric dels materials piezoelèctrics. Quan els materials piezoelèctrics són sotmesos a la pressió sonora de les ones sonores, els dos extrems del material generaran càrregues que se sincronitzen amb els canvis de pressió sonora, convertint així l'energia sonora (energia mecànica) en energia elèctrica.
Els materials piezoelèctrics poden ser cristalls de quars, ceràmica piezoelèctrica, semiconductors piezoelèctrics, materials piezoelèctrics de polímers, i similars. Segons diferents necessitats, hi ha molts modes de vibració de la làmina piezoelèctrica, com la vibració de gruix de la xapa, la vibració de longitud de la xapa longitudinal, la vibració radial del disc, la vibració corbada, etc. Entre ells, la vibració del gruix de la xapa és la més utilitzada.
Com que el cristall piezoelèctric en si és relativament fràgil, i a causa de diversos requisits d'aïllament, segellat, resistència a la corrosió, coincidència d'impedància i mala protecció del medi ambient, els elements piezoelèctrics sovint s'instal·len en una closca per formar una sonda. Entre ells, la pel·lícula sonora esfèrica juga un paper en la millora de la impedància i l'augment de la potència de radiació. La seva freqüència de vibració és superior a diversos centenars de quilohertzs, i s'utilitza una làmina piezoelèctrica amb vibració de gruix.
(2) Transductor magnetostrictiu
La recepció i transmissió del transductor magnetostrictor es basa en l'efecte magnetostrictor i l'efecte magnetostrictiu invers. L'emissió d'ones ultrasòniques utilitza l'efecte magnetostrictiu del material magnetostrictiu. El material magnetostrictiu es col·loca en un camp magnètic alternant, el que fa que produeixi canvis alterns en les dimensions mecàniques al llarg de la direcció del camp magnètic, és a dir, vibració mecànica, generant així ultrasons. La recepció per ultrasons utilitza l'efecte magnetostrictor invers dels materials magnetostrictius. Quan els materials magnetostrictius són sotmesos a pressió sonora, provocaran deformació interna i estrès, la qual cosa farà que els límits entre els dominis magnètics es moguin. El vector de magnetització gira, de manera que la magnetització i permeabilitat del material canvien en conseqüència. Afegir una bobina al material magnetostrictiu pot convertir el canvi magnètic del material en un canvi en el corrent de bobina, de manera que es pot utilitzar per rebre ones ultrasòniques.
Els materials magnetostrictius poden ser certs materials ferromagnètics i els seus aliatges, com níquel, aliatges de níquel-ferro, aliatges de ferro-alumini, aliatges ferro-cobalt-vanadi, etc., i ferrites que contenen zinc i níquel. Diferents materials magnetostrictors tenen diferents efectes magnetostrictors quan s'aplica un camp magnètic altern, i el níquel té l'efecte magnetostrictiu més gran.
Els transductors magnetostrictors d'ús comú estan fets de làmines de níquel amb un gruix de 0,1 ~ 0,4mm. Es prenen mesures d'aïllament entre les làmines per reduir la pèrdua de corrent de reixetes. Les seves formes són rectangulars, en forma de finestra, etc.
