Ultraheli muundur, mis vastutab ultraheli vastuvõtmise ja peegeldamise eest
Ultraheliandur, tuntud ka kui ultraheli muundur, on peamine seade ultraheli lainete edastamiseks ja vastuvõtmiseks. See jaguneb edastavaks anduriks ja vastuvõtuks. Edastav muundur muundab muud energiavormid ultrahelilaineteks ja vastuvõttev muundur teisendab vastuvõetud ultrahelilained muuks energiaks, mida on lihtne mõõta. Energia vorme on palju, seega on ka muunduri kuju erinev. Ultraheli mõõtmisel kasutatakse tavaliselt piesoelektrilisi muundureid, millele järgnevad magnetostriktiivsed muundurid.
(1) Piesoelektriline muundur
Piesoelektrilise muunduri vastuvõtmine ja peegeldamine põhineb piesoelektrilisel efektil ja pöörd-piesoelektrilisel efektil. Ultrahelilainete kiirgus kasutab piesoelektriliste materjalide pöördvõrdset piesoelektrilist mõju, et rakendada piesoelektrilise materjali otsapinnal olevatele elektroodidele vahelduvpinge. Piki kristalli paksuse suunda tekivad rakendatud vahelduva pingega sama sagedusega mehaanilised vibratsioonid, mis väljastatakse väljapoole. Helilained realiseerivad elektrienergia ja helienergia (mehaanilise energia) muundamise. Ultraheli vastuvõtt kasutab piesoelektriliste materjalide piesoelektrilist efekti. Kui piesoelektrilisi materjale allutatakse helilainete helirõhule, tekitavad materjali mõlemad otsad laenguid, mis on sünkroniseeritud helirõhu muutustega, muutes seeläbi helienergia (mehaaniline energia) elektrienergiaks.
Piesoelektrilised materjalid võivad olla kvartskristallid, piesoelektriline keraamika, piesoelektrilised pooljuhid, polümeersed piesoelektrilised materjalid jms. Vastavalt erinevatele vajadustele on piesoelektrilise lehe vibratsioonirežiime palju, näiteks lehe paksuse vibratsioon, pikisuunalise lehe vibratsioon, ketta radiaalne vibratsioon, painutusvibratsioon ja nii edasi. Nende hulgas kasutatakse kõige rohkem lehe paksuse vibratsiooni.
Kuna piesoelektriline kristall ise on suhteliselt habras ja mitmesuguste isolatsiooni, tihendamise, korrosioonikindluse, impedantsi sobitamise ja keskkonnakaitse nõuete tõttu paigaldatakse piesoelektrilised elemendid sondi moodustamiseks sageli kestasse. Nende hulgas on sfääriline helifilm rolli impedantsi sobitamise parandamisel ja kiirgusvõimsuse suurendamisel. Selle vibratsioonisagedus on üle mitusada kilohertsi ning kasutatakse paksuse vibratsiooniga piesoelektrilist lehte.
(2) Magnetostriktiivne muundur
Magnetostriktiivse muunduri vastuvõtmine ja edastamine põhineb magnetostriktiivsel ja pöördmagnetostriktiivsel efektil. Ultrahelilainete kiirgamisel kasutatakse magnetostriktiivse materjali magnetostriktiivset mõju. Magnetostriktiivne materjal asetatakse vahelduvasse magnetvälja, mis põhjustab selle muutusi mehaanilistes mõõtmetes magnetvälja suunas, see tähendab mehaanilist vibratsiooni, tekitades seeläbi ultraheli. Ultraheli vastuvõtt kasutab magnetostriktiivsete materjalide pöördvõrdelist magnetostriktiivset mõju. Kui magnetostriktiivsetele materjalidele avaldatakse helirõhku, põhjustavad need sisemist deformatsiooni ja stressi, mis panevad magnetdomeenide vahelised piirid liikuma. Magnetiseerimisvektor pöörleb, nii et materjali magnetiseeritus ja läbilaskvus muutuvad vastavalt. Spiraali lisamine magnetostriktiivsele materjalile võib muuta materjali magnetilise muutuse pooli voolu muutuseks, nii et seda saab kasutada ultraheli lainete vastuvõtmiseks.
Magnetostriktiivsed materjalid võivad olla teatud ferromagnetilised materjalid ja nende sulamid, näiteks nikkel, nikli-rauasulamid, alumiinium-rauasulamid, raua-koobalt-vanaadiumisulamid jne ning tsinki ja niklit sisaldavad ferriidid. Erinevatel magnetostriktiivsetel materjalidel on vahelduva magnetvälja rakendamisel erinev magnetostriktiivne mõju ja kõige suurem magnetostriktiivne efekt on niklil.
Tavaliselt kasutatavad magnetostriktiivsed muundurid on valmistatud nikkellehtedest paksusega 0,1 ～ 0,4 mm. Pöörisvoolukao vähendamiseks võetakse lehtede vahel isolatsioonimeetmed. Selle kuju on ristkülikukujuline, aknakujuline ja nii edasi.
