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超聲波是一種震動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發生震動的，具有頻率高、波長短、繞射現象小，特別的方向性好，能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波傳感器對液體、固體的穿透本領很大，尤其在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。
超聲波碰到雜志或分界面會產生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業、國防、生物醫學等方面以超聲波作為檢測手段，必須產生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲換能器或者超聲探頭。
超聲波傳感器的探頭主要由壓電晶片組成，既可以發射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲波探頭多作探測作用。它有許多不同的結構，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。
超聲波的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能不同的，使用前必須預先了解它的性能。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量大，靈敏度也高。
由于壓電材料的距離點一般比較高，特別是診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作穩定比較低，可以長時間地工作而不產生失效。醫療用的超聲波探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設備。靈敏度主要取決于制作晶片本身。機電耦合系數大，靈敏度高；反之，靈敏度低。
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