Sonda ultradźwiękowa to rodzaj czujnika wykorzystującego ultradźwięki, który odnosi się do dźwięków o częstotliwościach wyższych niż ludzkie ucho może wykryć. Ze względu na budowę ucha zdrowy młody dorosły człowiek może odbierać dźwięki o częstotliwości do około 20 kiloherców (kHz), chociaż dokładny próg różni się w zależności od osoby. Ultradźwięki są przydatne, ponieważ mogą przenikać przez medium, takie jak ciało człowieka, i dostarczać informacji o wewnętrznej strukturze medium. Sondy ultradźwiękowe są stosowane w wielu różnych obszarach, takich jak obrazowanie diagnostyczne w medycynie i badania jakości w przemyśle.
Kiedy fala dźwiękowa przechodzi z jednego materiału na inny o innej gęstości, część dźwięku jest odbijana z powrotem. Poprzez pomiar dokładnych czasów, w których fale dźwiękowe z sondy ultradźwiękowej odbijają się echem, sonda może określić głębokość różnych materiałów w obrębie każdego skanowanego materiału. Częstotliwości używane przez sondę ultradźwiękową mogą się bardzo różnić w zależności od zastosowania, od zaledwie 50 kHz do tak wysokich jak 50 megaherców.
Najbardziej znanym zastosowaniem ultradźwięków jest medycyna. Sonda ultradźwiękowa może wytwarzać obrazy struktur wewnętrznych, takich jak mięśnie i tkanka miękka, a także struktury narządów. Można to wykorzystać podczas diagnozowania pacjenta w celu zbadania tkanek i narządów pod kątem uszkodzeń lub nieprawidłowości, w celu wykrycia stanu tętnic i przepływu krwi przez nie oraz w celu zidentyfikowania struktur, takich jak guzy i kamienie nerkowe. Ultradźwięki są również często wykorzystywane do tworzenia obrazów płodu w macicy. W wielu sytuacjach ultradźwięki są preferowane w porównaniu z innymi metodami, ponieważ jest to nieinwazyjny sposób, aby zobaczyć wnętrze ciała, które nie obejmuje promieniowania elektromagnetycznego, a zatem nie stwarza ryzyka uszkodzenia chromosomu związanego z metodami badania, takimi jak promieniowanie rentgenowskie .
Sonda ultradźwiękowa ma pewne wady. Ultradźwięki mogą dostarczyć obrazy zewnętrznej powierzchni kości, ale fale ultradźwiękowe nie wnikają dobrze w kość, a zatem nie są bardzo skuteczne jako metoda sondowania kości lub badania mózgu przez czaszkę. Fale ultradźwiękowe również nie propagują dobrze przez gaz. To sprawia, że ultradźwiękowe obrazowanie płuc jest prawie niemożliwe, z bardzo ograniczonymi wyjątkami, i znacznie utrudnia ultradźwiękowe obrazowanie trzustki z powodu interferencji wywołanej przez gaz w pobliskim przewodzie pokarmowym. Ultradźwięki mają również ograniczoną penetrację, co może utrudniać obrazowanie ultradźwiękowe podczas próby sondowania głęboko w ciele lub gdy pacjent ma znaczną nadwagę.
Ultradźwięki są również wykorzystywane do testów przemysłowych. Podobnie jak ultradźwięki w medycynie, można zastosować sondę ultradźwiękową do obrazowania wewnętrznej struktury obiektu. Jest to niezwykle cenna funkcja, ponieważ może wykryć wewnętrzne nieprawidłowości i wady, które byłyby niewidoczne dla kontroli zewnętrznej. Może również ujawnić właściwości mikrostrukturalne materiału, takie jak wielkość ziarna i porowatość, oraz dostarczyć informacji o właściwościach mechanicznych materiału.
Ultradźwięki przemysłowe są najczęściej stosowane do metali i stopów metali, chociaż można je również stosować do innych materiałów, takich jak ceramika. Jest powszechnie używany do sprawdzania produkowanych przedmiotów pod kątem wad produkcyjnych i do sprawdzania sprzętu pod kątem uszkodzeń mechanicznych, korozji lub innych źródeł podczas użytkowania. Zastosowanie sond ultradźwiękowych do testowania jest niezwykle powszechne w branżach związanych z transportem, takich jak koleje i przemysł lotniczy, gdzie subtelne wady produkcyjne lub nagromadzone mikrostrukturalne uszkodzenia materiałów mogą mieć katastrofalne konsekwencje, jeśli nie zostaną zauważone.
