检测过程中常用的换能器有: 压电式换能器、磁致伸缩换能器、电磁声换能器和激光换能器。最常用的是压电换能器，它的核心部件就是压电晶片。压电晶片可以在压力的作用下发生形变，从而导致晶片本身发生极化，在晶片表面出现正负束缚电荷，此效应为压电效应。并且，压电效应具有可逆性，即对晶片施加电压后会发生形变。在检测过程中，利用超声探头的逆压电效应可以产生超声波，利用压电效应达到接收超声波的目的。

压电陶瓷是一种人工焙烧制造的可应用于多领域的多晶材料。通过外加电场和外部施加压力的作用，使材料的外部弹性形变和内部电级化发生相互转换，称为电致伸缩效应。烧结而成的铁电体通过电场的极化处理，让杂乱的内部极化现象变得规律有序，产生压电特性。

钛酸铅（PbTiO3）的结构呈对称结构分布。在温度高于居里温度（the Curie temperature，即铁电体从铁电结构转变为顺变结构时的临界温度）时，钛酸铅晶体处于一种对称结构，即正方体顺电结构，钛离子此时为于结构的正中心位置，整个晶体此时是没有任何极性的; 当温度低于居里温度时，晶体结构发生变化，处于长方体状态，不再处于对称状态，称为铁电结构。此时，如果有外加电场的作用，晶体就会产生极化现象。

压电材料的选择

压电换能器材料的主要性能参数有：

(1) 压电应变常数

表示当压电晶体受到外界的单位电压时，所产生的应变大小。

(2) 压电电压常数

表示当压电晶体上受到外界单位应力时，所产生的电压梯度大小。这两个参数是衡量压电晶体材料发射性能的重要参数，参数越大，发射性能越好，发射灵敏度越高。

(3) 频率常数

压电晶片的固有频率和其厚度乘积是一个常数，称为频率常数N，由此看出晶片厚度与谐振频率成反比，而超声波的频率主要取决于晶片的厚度和晶片中的声速 [2] 。

换能器的研究

1.探头

压电陶瓷超声换能器是一种电—力—声转换器，是指电信号和声信号通过材料的特性进行能量之间的相互转换。电信号选择是交变信号，实验中采用的是正弦信号。实验中采用最基本的普通直探头进行研究。

2.等效电路图

厚度的伸缩型振动是最常用的振动模式，它是指压电元件沿厚度方向极化，同时它的振动方向也是沿厚度方向。选择这种元件的条件就是元件的直径或边长要大于它厚度的10倍以上。

换能器主要有磁致伸缩和压电晶体两大类。

分类

元件形状

按组成换能器的压电元件形状分为薄板形, 圆片形, 圆环形, 圆 管形, 圆棒形, 薄壳球形, 压电薄膜等;