Aukšto dažnio garso bangos, naudojamos trūkumams aptikti ir storiui nustatyti ultragarso neardomosiose bandymo programose, generuojamos ir gaunamos mažais zondais, vadinamais ultragarso keitikliais. Keitikliai yra pradinis bet kokio ultragarso tyrimo nustatymo taškas. Jie yra įvairių dažnių, dydžių ir korpuso stilių, kad patenkintų patikrinimo poreikius, pradedant nuo trūkumų aptikimo didžiuliuose kelių tonų plieno kaltiniuose gaminiuose iki popieriaus plonų dangų storio matavimo.
Keitiklis paprastai apibrėžiamas kaip bet koks įtaisas, kuris vienos formos energiją paverčia kita. Šio darbo tema yra ultragarsiniai keitikliai, naudojami storio nustatymui ir įprastam trūkumų nustatymui. Išsamiai aprašyti faziniai matricų zondai, kuriuose naudojami keli elementai, norint generuoti valdomą garso pluoštą.
Keitikliai paverčia bandymo prietaiso elektros energijos impulsą į mechaninę energiją garso bangų pavidalu, einančia per bandinį. Garso bangas, atspindinčias bandinį, keitiklis savo ruožtu paverčia elektros energijos impulsu, kurį gali apdoroti ir parodyti bandymo priemonė. Iš tikrųjų keitiklis veikia kaip ultragarsinis garsiakalbis ir mikrofonas, sukurdamas ir priimdamas garso bangų impulsus, kurių dažnis yra daug didesnis nei žmogaus klausos diapazonas.
Paprastai aktyvusis NDT keitiklio elementas yra pjezoelektrinės keramikos arba kompozito plonas diskas, kvadratas arba stačiakampis, kuris elektros energiją paverčia mechanine energija ir atvirkščiai. Šis elementas kartais neoficialiai vadinamas kristalu, nes pirmosiomis ultragarso NDT dienomis elementai buvo gaminami iš kvarco kristalų; tačiau keramika, tokia kaip švino metaniobatas ir švino cirkonio titanatas, jau seniai naudojama daugelyje keitiklių. Pastaraisiais metais daugėja kompozicinių elementų, kuriuose tradicinis kietas keramikos diskas ar plokštė yra pakeistas mikrotraumuotu elementu, kuriame mažyčiai pjezoelektrinės keramikos cilindrai yra įterpti į epoksidinę matricą. Sudėtiniai elementai gali suteikti didesnį pralaidumą ir pagerinti jautrumą daugelyje trūkumų aptikimo programų.
Tipiška vieno elemento ir dviejų elementų keitiklio konstrukcija.
Kai jį sužadina elektrinis impulsas, šis pjezoelektrinis elementas sukuria garso bangas, o kai jis vibruoja grįžtant echoesitui, sukuriama įtampa. Aktyvusis elementas nuo pažeidimų apsaugotas susidėvėjusia plokšte arba akustiniu lęšiu, o apsaugotas amortizuojančios medžiagos bloku, kuris ramina keitiklį po to, kai sukuriamas garso impulsas. Šis ultragarsinis mazgas sumontuotas korpuse su atitinkamomis elektrinėmis jungtimis. Visi įprasti kontaktiniai, kampiniai pluoštai, vėlavimo linija ir panardinimo keitikliai naudoja šią pagrindinę konstrukciją. Vaizdo gavimo sistemose naudojami fazuoti matricų zondai paprasčiausiai sujungia keletą atskirų keitiklio elementų į vieną mazgą. Dviejų elementų keitikliai, dažniausiai naudojami korozijos tyrimų tikslais, skiriasi tuo, kad jie turi atskirus perdavimo ir priėmimo elementus, atskirtus garso barjeru, be pagrindo, ir su integruota vėlinimo linija garso energijai valdyti ir sujungti, o ne su nusidėvėjimo plokšte ar objektyvu. 1 paveiksle parodyta tipiška keitiklio konstrukcija.
Nors pagrindinė koncepcija yra paprasta, keitikliai yra tikslūs įtaisai, kuriems reikia labai kruopštaus projektavimo, medžiagų parinkimo ir gamybos, kad būtų užtikrintas optimalus ir nuoseklus veikimas. Keitikliai, paprastai naudojami įprastame ultragarsiniame NDT, skirstomi į penkias bendrąsias kategorijas pagal jų konstrukciją ir numatomą naudojimą.
