超聲波探頭又稱為超聲波換能器，是完成超聲波發射和接收的關鍵器件。它分為發射換能器和接收換能器。發射換能器將其他形式的能量轉換成超聲波，接收換能器是把接收到的超聲波轉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和逆壓電效應。超聲波的發射是利用壓電材料的逆壓電效應，將交變電壓加在壓電材料端面的電極上，沿著晶體厚度方向將產生與所加交變電壓同頻率的機械振動，向外發射聲波，實現了電能與聲能（機械能）的轉換。超聲波的接收是利用壓電材料的壓電效應，壓電材料在受到聲波聲壓的作用時，材料兩端將會產生與聲壓變化同步的電荷，從而把聲能（機械能）轉換成電能。

壓電材料可以是石英晶體、壓電陶瓷、壓電半導體、高分子壓電材料等。根據不同的需要，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境要求，壓電元件往往裝在一殼體內而構成探頭。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射是基于磁致伸縮效應和逆磁致伸縮效應。超聲波的發射是利用磁致伸縮材料的磁致伸縮效應，將磁致伸縮材料置于交變磁場中，在沿著磁場方向使它產生機械尺寸的交替變化，即機械振動，從而產生超聲波。超聲波的接收是利用磁致伸縮材料的逆磁致伸縮效應，磁致伸縮材料在受到聲波聲壓的作用時，引起內部發生形變，產生應力，使各磁疇之間的界限發生移動，磁疇磁化強度矢量轉動，從而使材料的磁化強度和磁導率發生相應的變化。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的大小是不同的，其中鎳的磁致伸縮效應大。

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。