探頭：對于利用超聲波在介質中的傳播特性而發展起來的超聲檢測技術而言，超聲檢測過程實質上是信號的傳輸過程。超聲波換能器作為電聲和聲電轉換器件，是超聲檢測系統的重要組成部分。

1. 寬頻帶探頭與窄頻帶探頭

按照探頭頻譜特性分類，探頭可以分為寬帶窄脈沖探頭和窄帶寬脈沖探頭(或窄帶連續波探頭)。

寬帶探頭的頻率主要由晶片特性決定，通常把晶片厚度制作為1/2波長。用振蕩頻率與晶片共振頻率一樣的一段正弦振蕩激勵探頭，就可以獲得與晶片共振頻率一樣的寬脈沖。用上升邊沿非常陡( 10 μs左右)的尖脈沖激勵高阻尼探頭，就可以獲得頻率范圍在0.1~ 10MHz的窄脈沖。激勵脈沖前沿越陡(上升越快)，所產生的超聲波脈沖越窄。但探頭頻率也與晶片背襯的阻尼、晶片材質、組裝在探頭內部的線圈等因素有關。同樣參數(頻率、晶片直徑)的探頭，由于制作工藝的差異，其性能會差別很大，并帶來頻譜特性的差異，以及對聲場造成影響。頻帶的寬窄或脈沖寬度對聲波在材料中的衰減和信噪比、分辨力也有所影響。因此，不同探頭檢測同一試件時，可能會得到不同的結果。

有的探傷儀雖也用尖脈沖激勵探頭，但由于接收放大器是選頻的，所用探頭又不是特制的高阻尼探頭，所以在熒光屏上呈現的脈沖仍屬寬脈沖。窄脈沖需使用高阻尼探頭，激勵脈沖又極窄，因此窄脈沖的探測靈敏度較低。

探頭中壓電晶片與其兩側介質的聲阻抗匹配不同時，會對探頭發射出的超聲波頻譜形狀產生影響。假定探頭與其兩側相匹配介質的聲阻抗及界面的聲壓反射系數如圖4-8所示，研究得出壓電效應方程如下:

式中，T是在垂直x軸平面上分布的應力:u是沿x方向質點的位移；D是電位移；C是在電位移恒定時沿x方向的彈性剛度；h是應變恒定時的壓電系數。當施加一個初始的激勵脈沖(δ脈沖)時，壓電晶片的發射行為只與超聲波在探頭中的傳播以及施加于其表面的應力有關。Lakestani 等人分析了此時探頭發射到介質2中的超聲波的傳遞函數，給出的頻率響應x₁(f)的表達式為

x₁(f)的模為

可以發現丨x₁(f)丨具有周期性，當頻率f滿足 時，丨x₁(f)丨 出現極大值。圖4-9所示即為探頭與其兩側介質聲阻抗匹配情況不同時，按照式（4-17）得出的探頭頻率響應函數x₁(f) 對應的模及相應的計算結果。當聲阻抗 即探頭兩側介質相同時，式（4-17）和式（4-18）可以被簡化為如下形式：

圖4-9a所示為  時的計算結果。當R_A=0 即Z₁=Z₂  、探頭與其背面介質耦合良好時，頻率響應x₁ (f) 的頻帶最寬。此時 ， 。圖4-9b~d所示為R _A=0  、R _B 分別取0.9、0.27和-0. 23時的計算結果。

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