Os transdutores de elemento único convencional de onda longitudinal funcionam como uma fonte de vibrações mecânicas de alta frequência, ou ondas sonoras. Da forma que a tensão é aplicada, o elemento do transdutor piezoelétrico (frequentemente chamado de cristal) é deformado pela compressão da direção perpendicular à sua face. Quando a tensão é removida, menos de um segundo depois, a fonte do elemento volta gerando um pulso de energia mecânica que compreende um onda ultrassônica. O gráfico abaixo mostra um exemplo conceituado de como o elemento piezoelétrico responde ao breve pulso elétrico.

Os tipos de transdutores mais utilizados para END por ultrassom possuem as seguintes propriedades funcionais:

Tipo — O transdutor será identificado de acordo com a função do tipo de contato, linha de atraso, feixe angular ou imersão. As características do material inspecionado, como rugosidade da superfície, temperatura e acessibilidade, bem como a posição de um defeito no material e a velocidade da inspeção, influenciam a seleção do tipo de transdutor.

Diâmetro — Diâmetro do elemento do transdutor ativo, que normalmente fica alojado em uma estrutura um pouco maior.

Frequência — Quantidade de ciclos de ondas completos em um segundo, normalmente expresso em Kilohertz (kHz) ou Megahertz (MHz). A maioria dos testes ultrassônicos industriais é feita na faixa de frequência de 500 KHz a 20 MHz, portanto, a maioria dos transdutores está dentro dessa faixa, embora os transdutores comerciais estejam disponíveis abaixo de 50 KHz e a mais de 200 MHz. A penetração aumenta com frequência mais baixa, enquanto a resolução e a nitidez focal aumentam com frequência mais alta.

Largura da banda — A parte da resposta da frequência que se enquadra nos limites especificados da amplitude. Neste contexto, deve-se notar que os transdutores típicos de END não geram ondas sonoras com uma única frequência pura, mas sobre uma variação de frequências centradas na designação nominal da frequência. O padrão da indústria especificou a largura da banda a –6 dB (ou metade da amplitude).

Duração da forma da onda — Quantidade de ciclos de onda gerados pelo transdutor a cada vez que é pulsado. Um transdutor com largura de banda estreita possui mais ciclos que um transdutor com largura de banda larga. Diâmetro do elemento, material de apoio, ajuste elétrico e método de excitação do transdutor, todos impactam a duração da forma de onda

Sensibilidade — Relação entre a amplitude do pulso de excitação e o eco recebido a partir de um alvo designado.

Comente como comparação, o feixe típico de um disco de transdutor desfocado é muitas vezes considerado como uma coluna de energia proveniente da área do elemento ativo que se expande em diâmetro e eventualmente se dissipa.

Na realidade, o perfil do feixe é complexo, com gradientes de pressão em duas direções: axial e transversal. Na ilustração abaixo, sobre o perfil do feixe, o vermelho representa as áreas com energia mais alta, enquanto o verde e o amarelo representam a energia mais baixa.

O campo sonoro de um transdutor é dividido em duas áreas, área próxima e área distante. O campo próximo é a região próxima do transdutor onde a pressão do som passa por uma série de máximas e mínimas e termina na última máxima no eixo, na distância N da face. A distância do campo próximo N representa o foco natural do transdutor.

O campo distante é a região além de N onde a pressão sonora gradualmente cai para zero, o diâmetro do feixe expande e a energia se dissipa. A distância do campo próximo é uma função do transdutor de frequência e diâmetro, e a velocidade do som no meio testado, e pode ser calculado da seguinte maneira para elementos quadrados ou retangulares comumente encontrados em testes Phased Array:

Devido a variações de pressão do som no campo próximo, pode ser difícil de avaliar com precisão os defeitos utilizando as técnicas de amplitude (embora a medição de espessura do campo próximo não seja um problema). Além disso, N representa a maior distância que o feixe do transdutor pode ser focado por intermédio de uma lente acústica ou técnicas de faseamento. A focagem é discutida mais adiante na seção 2.14, Focagem em testes Phased Array.

A proporcionalidade do aspecto é a seguinte, com base na proporção entre as dimensões curta e longa do elemento ou abertura:

No caso de elementos circulares, k não é usado e o diâmetro do elemento (D) é usado em vez do termo de comprimento:

Continua em Dinâmica da inclinação da onda