超聲波探頭又稱為超聲波換能器，是完成超聲波發(fā)射和接收的關(guān)鍵器件。它分為發(fā)射換能器和接收換能器。發(fā)射換能器將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成超聲波，接收換能器是把接收到的超聲波轉(zhuǎn)換成其他易于測量的能量。能量的形式多種多樣，因此換能器的形式也各不相同。在超聲波測量中，常用的是壓電換能器，其次是磁致伸縮換能器。

(1) 壓電換能器

壓電換能器的接收和反射是基于壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。超聲波的發(fā)射是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，將交變電壓加在壓電材料端面的電極上，沿著晶體厚度方向?qū)a(chǎn)生與所加交變電壓同頻率的機械振動，向外發(fā)射聲波，實現(xiàn)了電能與聲能（機械能）的轉(zhuǎn)換。超聲波的接收是利用壓電材料的壓電效應(yīng)，壓電材料在受到聲波聲壓的作用時，材料兩端將會產(chǎn)生與聲壓變化同步的電荷，從而把聲能（機械能）轉(zhuǎn)換成電能。

壓電材料可以是石英晶體、壓電陶瓷、壓電半導(dǎo)體、高分子壓電材料等。根據(jù)不同的需要，壓電片的振動方式有很多，如薄片的厚度振動、縱片的長度振動、圓片的徑向振動、彎曲振動等。其中以薄片厚度振動用得最多。

由于壓電晶體本身較脆，并因各種絕緣、密封、防腐蝕、阻抗匹配及防護不良環(huán)境要求，壓電元件往往裝在一殼體內(nèi)而構(gòu)成探頭。其中球面音膜起改善阻抗匹配，提高輻射功率的作用，其振動頻率在幾百千赫以上，采用厚度振動的壓電片。

(2) 磁致伸縮換能器

磁致伸縮換能器的接收和發(fā)射是基于磁致伸縮效應(yīng)和逆磁致伸縮效應(yīng)。超聲波的發(fā)射是利用磁致伸縮材料的磁致伸縮效應(yīng)，將磁致伸縮材料置于交變磁場中，在沿著磁場方向使它產(chǎn)生機械尺寸的交替變化，即機械振動，從而產(chǎn)生超聲波。超聲波的接收是利用磁致伸縮材料的逆磁致伸縮效應(yīng)，磁致伸縮材料在受到聲波聲壓的作用時，引起內(nèi)部發(fā)生形變，產(chǎn)生應(yīng)力，使各磁疇之間的界限發(fā)生移動，磁疇磁化強度矢量轉(zhuǎn)動，從而使材料的磁化強度和磁導(dǎo)率發(fā)生相應(yīng)的變化。在磁致伸縮材料外加一個線圈，可以把材料的磁性變化轉(zhuǎn)化成為線圈電流的變化，因此可用來接收超聲波。

磁致伸縮材料可以是某些鐵磁材料及其合金，如鎳、鎳鐵合金、鋁鐵合金、鐵鈷釩合金等和含鋅、鎳的鐵氧體。不同的磁致伸縮材料在外加交變磁場時其磁致伸縮效應(yīng)的大小是不同的，其中鎳的磁致伸縮效應(yīng)最大。

常用的磁致伸縮換能器是用厚度為0.1～0.4㎜的鎳片疊加而成的，片與片之間采取絕緣措施以減少渦流電流損失。其形狀有矩形、窗形等。