초음파 비파괴 검사 응용 분야에서 결함 감지 및 두께 측정에 사용되는 고주파 음파는 초음파 변환기라고하는 작은 프로브에서 생성 및 수신됩니다. 트랜스 듀서는 모든 초음파 테스트 셋업의 출발점이며, 다양한 멀티 톤 강철 단조의 결함 검출에서 종이 얇은 코팅의 두께 측정에 이르기까지 검사 요구를 충족시키기 위해 다양한 주파수, 크기 및 케이스 스타일로 제공됩니다.
트랜스 듀서는 일반적으로 한 형태의 에너지를 다른 형태의 에너지로 변환하는 장치로 정의됩니다. 이 논문의 주제는 두께 측정 및 기존의 결함 탐지에 사용되는 초음파 변환기입니다. 조정 된 사운드 빔을 생성하기 위해 여러 요소를 사용하는 위상 배열 프로브에 대해 자세히 설명합니다.
트랜스 듀서는 테스트 장비를 통과하는 음파 형태의 테스트 장비에서 나오는 전기 에너지 펄스를 기계적 에너지로 변환합니다. 시험편으로부터 반사 된 음파는 차례로 변환기에 의해 시험 장비에 의해 처리되고 디스플레이 될 수있는 전기 에너지 펄스로 변환된다. 실제로 트랜스 듀서는 초음파 스피커 및 마이크 역할을하여 사람의 청각 범위보다 훨씬 높은 주파수에서 음파 펄스를 생성 및 수신합니다.
일반적으로, NDT 트랜스 듀서의 능동 소자는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하거나 그 반대로 변환하는 압전 세라믹 또는 복합재의 얇은 디스크, 사각형 또는 사각형입니다. 초음파 NDT의 초기에는 원소가 석영 결정으로 만들어 졌기 때문에이 원소를 비공식적으로 결정이라고합니다. 그러나 납 메타 니오 베이트 및 납 지르코늄 티타 네이트와 같은 세라믹은 오랫동안 대부분의 트랜스 듀서에서 사용되어 왔습니다. 최근에는 전통적인 고체 세라믹 디스크 또는 판이 압전 세라믹의 작은 실린더가 에폭시 매트릭스에 내장 된 미세 가공 요소로 대체되는 복합 요소의 사용이 증가하고있다. 복합 요소는 많은 결함 탐지 애플리케이션에서 증가 된 대역폭과 향상된 감도를 제공 할 수 있습니다.
일반적인 단일 요소 및 이중 요소 변환기 구성
전기 펄스에 의해 여기 될 때,이 압전 소자는 음파를 발생시키고, 반향에 의해 진동 할 때 전압을 발생시킨다. 능동 요소는 마모 판 또는 음향 렌즈에 의한 손상으로부터 보호되며 사운드 펄스가 생성 된 후 트랜스 듀서를 조용하게하는 댐핑 재료 블록으로 보호됩니다. 이 초음파 서브 어셈블리는 적절한 전기 연결이있는 케이스에 장착됩니다. 모든 공통 접점, 앵글 빔, 지연 라인 및 침수 변환기는이 기본 설계를 사용합니다. 이미징 애플리케이션에 사용되는 위상 배열 프로브는 단일 어셈블리에서 여러 개별 트랜스 듀서 요소를 간단히 결합합니다. 부식 측량 응용 분야에서 일반적으로 사용되는 이중 요소 트랜스 듀서는 소음 차단, 배킹 없음 및웨어 플레이트 또는 렌즈가 아닌 사운드 에너지를 조종하고 결합하기위한 통합 지연 라인으로 분리 된 개별 송수신 요소가 있다는 점이 다릅니다. 그림 1은 일반적인 트랜스 듀서 구성을 보여줍니다.
기본 개념은 단순하지만 트랜스 듀서는 최적의 일관된 성능을 보장하기 위해 디자인, 재료 선택 및 제조에 세심한주의를 기울여야하는 정밀 장치입니다. 기존의 초음파 NDT에 일반적으로 사용되는 변환기는 설계 및 사용 목적에 따라 5 가지 범주로 분류됩니다.
