常規單晶縱波超聲探頭工作的方式如同可發出高頻機械振動的活塞，探頭產生的這種振動即為聲波。
在壓電換能器晶片（通常被稱作晶片）被施與電壓時，垂直于晶片表面的方向會受壓變形。
電壓消失后，一般在一微秒之內，晶片反彈，產生機械能脈沖，形成超聲波。
下面圖中的概念化示例表明一個壓電晶片對短暫的電壓脈沖產生的響應。
（常規超聲波晶片工作原理）
最常用于超聲無損檢測的探頭類型在功能方面都具有以下基本屬性：
01
類型:根據探頭的功能可將探頭劃分為接觸式、延遲塊式、角度聲束、或水浸式等類型。
被測材料的特性，如：表面粗糙度、溫度、可達性、材料內缺陷的位置、檢測速度等，都會影響用戶對探頭類型的選擇。
02
尺寸:尺寸是指激活探頭晶片的直徑。
晶片通常被置于比它稍大一點的外殼中。
03
頻率:頻率是指一秒鐘內聲波完成振動周期的次數，通常用千赫（kHz）或兆赫（MHz）表示。
大多數工業超聲檢測在500 kHz到20 MHz頻率范圍內進行，因此大多數探頭的頻率處于這個范圍內。
不過，用戶也可以買到頻率范圍在50 kHz以下，以及200 MHz以上的商業探頭。
頻率越低，穿透力越強；頻率越高，分辨率和聚焦力度越高。
04
寬帶:帶寬是處于特定波幅范圍內的頻率響應的部分。
在這種情況下，應該注意典型的NDT探頭不會生成單一頻率的聲波，而只能在以額定的頻率值為中心的頻率范圍內生成聲波。
工業標準將這個帶寬確定在–6 dB（或半波幅）的位置處。
05
波形持續:波形持續是指每次探頭被脈沖觸發后生成的波動周期的數量。
窄帶寬探頭要比寬帶寬探頭生成的波動周期數量多。
晶片直徑、基底材料、電子調諧、探頭激勵的方式都會影響波形持續。
06
靈敏度:靈敏度是指激勵脈沖波幅與從指定目標反射的回波波幅之間的關系。
我們用以下這個比喻可以有效說明這個概念。
發自典型的未聚焦圓盤探頭的聲束經常被想象成一束源自激活晶片區域的能量柱，這個能量柱在直徑方向上擴散，最后消失。
超聲波聲束
實際上，真正的聲束形狀要比這復雜，因為壓力在橫向和軸向上都會逐漸發生變化。
在下面的聲束形狀圖中，紅色代表能量最高的區域，而綠色和藍色代表能量較低的區域。
超聲波聲束能量分布
探頭的聲場被分為兩個區域：近場和遠場。
近場是指接近探頭的區域。
在這個區域中聲壓反復幾次達到最大值、最小值。這個區域的終端為軸上最后一次出現最大聲壓值的位置。
這個位置到探頭表面的距離表示為N，即近場距離。
近場距離N代表探頭的自然焦距。
超聲波近場區
遠場是近場距離（N值）以外的區域。在這個區域，隨著聲束直徑的擴展及聲能的消散，聲壓逐漸降低為零。
近場距離是探頭頻率、晶片直徑與被測材料聲速互相作用的一個函數。
通過以下公式，可以為相控陣檢測中常用的正方形或長方形晶片，計算出這個函數值：
正方形或長方形晶片近場區計算公式
由于近場中聲壓的不同，很難使用基于波幅的技術精確評價缺陷（盡管近場中的厚度測量不成問題）。
此外，N值代表通過聲學透鏡或相位調整技術使探頭聲束聚焦的最大距離。
如果是環形晶片，則不使用k值，而是使用晶片直徑（D）代替長度項：
短邊/長邊的比率
如果是環形晶片，則不使用k值，而是使用晶片直徑（D）代替長度項：
圓形晶片近場區計算公式
滄州五森管道設備有限公司
隔熱管托 http://www.dspace.net.cn/
