Для генерації ультразвукових коливань використовують п'єзоелектричний ефект, сутність якого полягає в наступному.
Частка речовини, що містить два різнойменних іона, що знаходяться на деякій відстані один від одного, позначається як електричний диполь, що характеризується дипольним моментом; останній дорівнює добутку величини заряду на відстань між зарядами. Якщо дипольний момент дорівнює нулю, то немає і диполя.
Існують тіла, які в звичайному своєму стані не мають поляризації, але набувають її при механічному стискуванні або розтягуванні. Це явище і було названо п'єзоелектричним ефектом. Приставка "пьезо" по-грецьки означає "тиснути". Отже, п'єзоелектрику - електрику, що виникає в результаті тиску.
Пластина, вирізана певним чином по відношенню до осей кристала кварцу або іншої речовини, що володіє п'єзоелектричними властивостями, характеризується тим, що на протилежних гранях пластинки при стисненні виникають різнойменні електричні заряди. Якщо пластинку розтягнути, то також з'являться електричні заряди, але знаки їх будуть зворотними тим, які були при стисненні. По черзі стискаючи і розтискаючи пластинку, можна звести до залишення на її протилежних гранях різнойменних зарядів. Якщо металізовані площині п'єзоелектричної пластинки з'єднати з джерелом змінного струму, то синхронно зі зміною полярності буде змінюватися товщина пластинки. вона робиться то товщі, то тонше. Це явище носить назву зворотного п'єзоелектричного ефекту [3].
П. Ланжевен в 1917 році порушив за допомогою високочастотного електромагнітного поля вимушені пружні коливання в кварцових пластинках. Якщо пластинка буде поміщена в рідину, то при потовщенні пластинки її межі, рухаючись на зразок поршня парової машини, чинитимуть тиск на рідину. При стисненні пластинки, навпаки, поблизу її поверхні утворюється розрідження. При повторюваних зміни форми пластинки в навколишньому її пружною середовищі виникнуть чергуються ділянки стиснення і розрідження; при їх поширенні від поверхні пластинки виникає хвильовий процес [3, 22].
Зміна товщини кварцовою платівки дуже мало: додаток високочастотного напруги потужністю 1000 Вт змінить товщину пластинки лише на 20 мкм. Збільшити амплітуду коливань п'єзоелектричної пластинки можна, порушивши її на резонансній частоті власних механічних коливань. Для цього пластинка приєднується до джерела змінного струму з резонансною частотою. Коли частота зовнішніх коливань збігається з частотою власних коливань системи, таке явище називають резонансом. У тих випадках, коли тіло змушують коливатися з резонансною частотою, розмах його коливань робиться особливо великим. Раніше для отримання п'єзоелектричного ефекту використовували кристал кварцу, але так як для її порушення потрібно висока напруга, то в даний час використовують різну п'єзокераміка. Недоліком її є те, що її властивості починають змінюватися при 120 - 130 ° С. Високочастотний напруга, необхідне для порушення п'єзоелектричної випромінюючої головки, забезпечує спеціальний генератор [3,23].
Навіть у відсутності зовнішнього електричного поля сегнетоелектрики поділяються на домени - мікроскопічні області спонтанної поляризації, що володіють електричним моментом. При поляризації в зовнішньому полі домени орієнтуються по його напрямку, чим обумовлюється високе значення діелектричної постійної. При температурі Кюрі тепловий рух руйнує домени і сегнетоелектрічеськие властивості зникають.
Розрізняють два види сегнетоелектриків: монокристали (кварц, сегнетова сіль, ніобат літію) і поляризовані полікрісталли (п'єзокераміка). Більшість складів пьезокераміки засноване на хімічних сполуках типу АВ03, інтерес представляють з'єднання АВ206 (наприклад, PbNb206), що мають високу температуру Кюрі (570).
П'єзокераміка виготовляють гарячим пресуванням або литтям під тиском, поляризацію здійснюють при нагріванні в полях напруженістю 0,5-3 кВ / мм.