超聲波是由機械振動引起、在介質中沿一定方向傳播的一種機械波針對超聲波自身特性和在各類常見介質中傳播時的特點進行基本把握，有助于我們正確應用超聲探傷技術、解決實際檢測過程中的各種問題。在超聲探傷中，常常涉及部分幾何聲學的反射、折射定律及波型轉換，以及物理聲學中波的疊加、干涉和衍射等規律或概念。
一、按波陣面分類
理想聲波(bo)根(gen)據(ju)波(bo)陣(zhen)面(mian)(mian)的(de)形狀可以分為平面(mian)(mian)聲波(bo)、球面(mian)(mian)聲波(bo)和(he)柱面(mian)(mian)聲波(bo)。
1. 平面聲波
波(bo)的(de)(de)振動(dong)只(zhi)在一個方向上傳播，則這種(zhong)波(bo)稱為(wei)(wei)平面(mian)(mian)聲波(bo)，對應(ying)的(de)(de)聲源(yuan)稱為(wei)(wei)平面(mian)(mian)聲源(yuan)，其波(bo)陣面(mian)(mian)為(wei)(wei)相(xiang)互平行的(de)(de)平面(mian)(mian)，如圖 2.2a 所(suo)示。
2. 球面聲波
波(bo)的(de)振動(dong)從點(dian)聲源(yuan)處向四面(mian)八方傳(chuan)播，稱為(wei)球面(mian)聲波(bo)其波(bo)陣面(mian)為(wei)同心的(de)球面(mian)，如(ru)圖 2.2b 所示。
3. 柱面聲(sheng)波(bo)
波陣面是(shi)同(tong)軸柱面的聲波，如圖 2.2 c所示。
在(zai)超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)探傷的(de)(de)(de)實際應用中，換能(neng)器晶(jing)片多為圓形(xing)或者方(fang)(fang)(fang)形(xing)。對于其中的(de)(de)(de)圓盤形(xing)聲(sheng)(sheng)源(yuan)，通(tong)常認為所發出(chu)的(de)(de)(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)既(ji)不(bu)是(shi)單純(chun)的(de)(de)(de)平面聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)，也不(bu)是(shi)單純(chun)的(de)(de)(de)球面聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)，介(jie)于球面聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)與平面聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)之間，稱為活塞波(bo)(bo)。活塞波(bo)(bo)在(zai)距離聲(sheng)(sheng)源(yuan)面較(jiao)近的(de)(de)(de)地方(fang)(fang)(fang)由于干涉的(de)(de)(de)原因，波(bo)(bo)陣(zhen)面較(jiao)復雜，在(zai)距離聲(sheng)(sheng)源(yuan)足夠(gou)遠的(de)(de)(de)地方(fang)(fang)(fang)，計(ji)算(suan)時認為其波(bo)(bo)陣(zhen)面類似(si)于球面波(bo)(bo)。
二、按振動的持續時間分類
按(an)振動(dong)的持續時間，超聲波(bo)可分為連續波(bo)和脈沖波(bo)。
1. 連(lian)續波
介質各質點的持續(xu)振(zhen)動(dong)時(shi)間為無(wu)窮的波，頻率一定，常用(yong)于穿(chuan)透式超聲探(tan)傷，波形如圖(tu)2-3 a所(suo)示
2. 脈沖波
波(bo)源間(jian)歇性振動，介質(zhi)各質(zhi)點的持續振動時(shi)間(jian)有限的波(bo)，頻(pin)率為(wei)一個范(fan)圍，常(chang)用于反(fan)射法超(chao)聲探傷，波(bo)形(xing)如圖 2-3 b所示(shi)。
三、按(an)超(chao)聲波的(de)波形分類(lei)
根(gen)據(ju)波動傳播方向(xiang)與質點振動方向(xiang)間(jian)的關(guan)系(xi)來分，有縱(zong)波、橫波、表面(mian)波、板波等。
1. 縱波
又(you)稱(cheng)壓縮波疏密波，介質(zhi)質(zhi)點(dian)的(de)振動方(fang)向(xiang)與波的(de)傳(chuan)播(bo)方(fang)向(xiang)平行。常用符號L表示,如(ru)圖2-4所(suo)示。凡是能(neng)夠承受拉伸或壓縮變(bian)形的(de)介質(zhi)都能(neng)傳(chuan)播(bo)縱波。顯然(ran)固(gu)體(ti)能(neng)夠傳(chuan)播(bo)縱波。液體(ti)與氣體(ti)在(zai)壓力(li)作用下會發生體(ti)積變(bian)化，因(yin)此也可以傳(chuan)播(bo)縱波。
2. 橫波
又稱剪(jian)(jian)(jian)切波(bo)(bo)、切變(bian)波(bo)(bo)，介質質點(dian)的(de)振(zhen)動(dong)方(fang)向與波(bo)(bo)的(de)傳(chuan)播(bo)(bo)方(fang)向相互垂直，常用符號S表示，如圖2-5所(suo)示。橫波(bo)(bo)傳(chuan)播(bo)(bo)時介質質點(dian)受到交變(bian)的(de)剪(jian)(jian)(jian)切應(ying)力作用，介質發生(sheng)剪(jian)(jian)(jian)切變(bian)形，顯然只有固體(ti)才能(neng)(neng)承受剪(jian)(jian)(jian)切應(ying)力，因此橫波(bo)(bo)只能(neng)(neng)在(zai)固體(ti)介質中傳(chuan)播(bo)(bo)，無法在(zai)液(ye)體(ti)或者氣體(ti)中傳(chuan)播(bo)(bo)。
3. 表面(mian)波
最早(zao)于1887年由瑞利(li)發現，又稱瑞利(li)波(bo)(bo)，交(jiao)變的(de)(de)應(ying)力作用于介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)表(biao)(biao)面，產生沿介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)表(biao)(biao)面傳播的(de)(de)波(bo)(bo)，常用符號R表(biao)(biao)示(shi)，如(ru)圖 2-6所(suo)示(shi)。波(bo)(bo)在介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)表(biao)(biao)面傳播時(shi)(shi)，質(zhi)(zhi)點同(tong)時(shi)(shi)產生縱向(xiang)振(zhen)(zhen)動(dong)和橫向(xiang)振(zhen)(zhen)動(dong)，合(he)成繞其(qi)平衡位(wei)置振(zhen)(zhen)動(dong)的(de)(de)橢(tuo)圓(yuan)軌跡，橢(tuo)圓(yuan)長軸(zhou)垂直于波(bo)(bo)的(de)(de)傳播方向(xiang)，短軸(zhou)平行(xing)于波(bo)(bo)的(de)(de)傳播方向(xiang)，此時(shi)(shi)質(zhi)(zhi)點所(suo)引起的(de)(de)振(zhen)(zhen)動(dong)只能在固(gu)體(ti)介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)表(biao)(biao)面進行(xing)，故表(biao)(biao)面波(bo)(bo)僅能在固(gu)定中傳播。
4. 板波
由蘭(lan)姆于(yu)(yu)(yu)(yu)1916年(nian)首先從理論上(shang)計(ji)算發(fa)現，又稱(cheng)(cheng)蘭(lan)姆波(bo)。蘭(lan)固(gu)體(ti)中(zhong)(zhong)傳(chuan)(chuan)播。姆計(ji)算發(fa)現對于(yu)(yu)(yu)(yu)一個(ge)板(ban)(ban)厚與波(bo)長相(xiang)(xiang)當(dang)的(de)(de)(de)薄(bo)板(ban)(ban)，當(dang)板(ban)(ban)厚、頻率和波(bo)速(su)之間符合某一條件時將(jiang)產生另(ling)一種形式的(de)(de)(de)波(bo)，即板(ban)(ban)波(bo)。在(zai)板(ban)(ban)波(bo)傳(chuan)(chuan)播過程中(zhong)(zhong)，介質質點(dian)(dian)的(de)(de)(de)振動(dong)(dong)充滿整個(ge)板(ban)(ban)厚，按板(ban)(ban)中(zhong)(zhong)振動(dong)(dong)波(bo)節(jie)的(de)(de)(de)形式，又分為對稱(cheng)(cheng)型（S）和非(fei)對稱(cheng)(cheng)型（A）兩類(lei)(lei)。板(ban)(ban)波(bo)傳(chuan)(chuan)播時，質點(dian)(dian)的(de)(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)軌跡(ji)類(lei)(lei)似表面波(bo)也是(shi)(shi)橢圓(yuan)，其長軸(zhou)(zhou)與短軸(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)比例取決于(yu)(yu)(yu)(yu)材料(liao)性質。在(zai)薄(bo)板(ban)(ban)介質中(zhong)(zhong)傳(chuan)(chuan)播時對稱(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)板(ban)(ban)波(bo)特點(dian)(dian)是(shi)(shi)薄(bo)板(ban)(ban)中(zhong)(zhong)心的(de)(de)(de)質點(dian)(dian)做縱向(xiang)振動(dong)(dong)（類(lei)(lei)似于(yu)(yu)(yu)(yu)縱波(bo)），上(shang)下表面的(de)(de)(de)質點(dian)(dian)做橢圓(yuan)運(yun)動(dong)(dong)，相(xiang)(xiang)位相(xiang)(xiang)反且對稱(cheng)(cheng)于(yu)(yu)(yu)(yu)中(zhong)(zhong)心；非(fei)對稱(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)板(ban)(ban)波(bo)特點(dian)(dian)是(shi)(shi)薄(bo)板(ban)(ban)中(zhong)(zhong)心的(de)(de)(de)質點(dian)(dian)做橫向(xiang)振動(dong)(dong)（類(lei)(lei)似于(yu)(yu)(yu)(yu)橫波(bo)），上(shang)下表面的(de)(de)(de)質點(dian)(dian)做橢圓(yuan)運(yun)動(dong)(dong)，相(xiang)(xiang)位相(xiang)(xiang)同(tong)但不對稱(cheng)(cheng)于(yu)(yu)(yu)(yu)中(zhong)(zhong)心。
除了上述四種主要的(de)應用(yong)波型外，現在已(yi)經應用(yong)發展的(de)還有頭波和(he)爬波等(deng)，特(te)別(bie)是爬波能夠以(yi)縱波的(de)速度在介質(zhi)表面(mian)(mian)(mian)傳遞，適(shi)合用(yong)于(yu)檢(jian)測表面(mian)(mian)(mian)特(te)別(bie)粗糙(cao)或者表面(mian)(mian)(mian)存在不銹(xiu)鋼堆焊(han)層等(deng)情況下的(de)近表面(mian)(mian)(mian)缺陷(xian)檢(jian)測。
