超声波传感器探头是实现超声波发射与接收的核心部件，其分类方式多样，主要基于工作原理、结构形式、工作频率、应用场景等维度。以下是常见的分类及特点：

一、按工作原理分类

超声波探头的本质是利用压电效应（正压电效应：机械振动→电信号；逆压电效应：电信号→机械振动），因此可分为两类：

1. 压电式探头

非常主流的类型，通过压电材料（如石英、压电陶瓷PZT、PVDF高分子材料）的压电效应实现声电转换。

优点：灵敏度高、成本低、结构简单、易于集成；

缺点：受温度影响较大，频带相对较窄。

2. 非压电式探头

利用其他物理效应实现声电转换，适用于特殊场景：

电磁超声探头（EMAT）：无需耦合剂，通过电磁感应刺激和接收超声波，适用于高温、高速、表面粗糙或无法接触的工件（如金属板材、管道在线检测）；

激光超声探头：利用激光脉冲的热弹性效应产生超声波，通过激光干涉仪接收，非接触、分辨率非常高，但设备昂贵，易受环境光干扰。

二、按结构形式分类

根据探头的外观和安装方式，可分为：

1. 直探头（纵波探头）

原理：压电晶片垂直于探测面，发射/接收纵波（声波方向与振动方向一致）；

特点：声束垂直入射，定位直观，常用于厚度测量（如钢板、玻璃）、缺陷检测（如铸件内部气孔）；

结构：多为圆形或方形晶片，带保护膜（避免磨损）。

2. 斜探头（横波/表面波探头）

原理：晶片与探测面成一定角度（通过楔块折射），发射/接收横波（声波方向与振动方向垂直）或表面波（沿介质表面传播）；

特点：用于焊缝检测（横波可发现焊缝中的裂纹、未熔合）、近表面缺陷检测（表面波）；

关键参数：折射角（常用45°、60°、70°，对应不同检测深度）。

3. 微型探头

尺寸非常小（如直径<5mm），适用于狭小空间检测（如螺纹孔内壁、微小零件），或医学超声（如血管内超声IVUS）。

三、按应用场景分类

针对特定领域优化设计：

1. 工业检测探头

耐高低温、防尘防水（IP等级高），用于恶劣环境下的设备监测（如锅炉管壁腐蚀检测）。

2. 民用/商用探头

小型化、低成本，用于倒车雷达（40kHz左右，探测距离0.1~2m）、液位计（如水箱水位检测）、接近开关（如自动门的防夹检测）。

3. 医学超声探头

高频（2~15MHz）、多阵元（相控阵），用于B超、彩超成像，需满足生物相容性和高安稳性。

4. 水下超声探头

防水密封、耐高压，用于水下测距（如潜艇避障、水下机器人导航）、海洋勘探（如海底地形测绘）。

四、按声束特性分类

1. 单晶探头

同一晶片既发射又接收超声波，结构简单，但存在“盲区”（发射与接收信号重叠无法区分），适用于低速检测。

2. 双晶探头（分割式探头）

由两个独立的晶片组成（一个发射，一个接收），中间用隔声层分开，去掉盲区，适用于近表面缺陷检测（如薄板的表层裂纹）。

3. 阵列探头

多个独立晶片排列成阵列（如线阵、面阵），通过电子控制晶片的激励顺序和时间，实现声束扫描（无需移动探头即可成像），用于相控阵超声检测（PAUT）、医学实时成像。

总结

超声波探头的分类需结合原理、结构、频率和应用，选择时需考虑检测目标（材质、形状、缺陷类型）、检测精度、环境条件等因素。例如：焊缝检测选斜探头，液位计选低频直探头，医学成像选高频阵列探头。