依据水声测距技术开展水下地形测量，声波的发射和接收是依靠水声换能器完成的。水声换能器是实现电能和机械能相互转换的器件。在发射状态，它能将电磁振荡能量转换成机械振动能量，从而推动水介质向外辐射声波，这样的水声换能器称为发射换能器。这类能量类型转换器件感受到的声波能量可以引起器件的机械振动，并将机械振动转换为电、磁振荡信号，通常称其为接收换能器或水听器。当今的水声探测，往往将收、发换能器综合为一个整体，完成声波的收发两种功能。

换能器的换能原理涉及材料科学和机械（机电）工程的相关知识，换能器的能量转换原理基本上依据的是换能器件的磁致伸缩效应、压电效应和电致伸缩效应。

1.磁致伸缩换能器

磁致伸缩换能器是利用某些铁磁体（例如纯镍、镍钴合金以及铁氧化体等）材料的磁致伸缩效应而制成的。用铁磁体作为线圈的铁芯，当高频电流通过线圈时，随着铁芯中磁场强度周期性的变化铁芯的长度就做周期性的伸缩。这种换能器的频率一般不太高，约几万赫兹，声强可达每平方厘米几十瓦，非常坚固耐用，且能经受高温，如图3-11所示。

图3-11　磁致伸缩换能器

2.压电式换能器

压电式换能器是用压电材料（如石英、酒石酸钾钠、磷酸钾、钛酸钡以及磷酸氢二铵）制成的换能器。压电材料受到周期性的压缩时，就在两对面出现周期性的电压，所以称为压电效应。反之，把周期性电压加在压电材料上，压电材料就做伸缩的机械振动。这种换能器能产生高频超声波，频率从几千赫到几十兆赫，甚至达到1010Hz，产生的声强也很大，在换能器表面处可达到每平方厘米数十瓦，而且易于聚焦，产生更大声强，如图3-12所示。(www.daowen.com)

图3-12　压电式换能器

3.电致伸缩换能器

电致伸缩换能器利用一种陶瓷材料制成，其工作原理是反压电效应，利用电场的变化使陶瓷（绝缘体）的尺寸做周期性的伸缩，如图3-13所示：

图3-13　电致伸缩换能器