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(bo)陣面分(fen)類
理想聲波(bo)根據波(bo)陣面(mian)的形(xing)狀可以分為平面(mian)聲波(bo)、球面(mian)聲波(bo)和柱面(mian)聲波(bo)。
1. 平面聲波(bo)
波(bo)的振(zhen)動只在一(yi)個(ge)方向上傳播(bo)，則這(zhe)種(zhong)波(bo)稱為(wei)(wei)平(ping)面聲(sheng)波(bo)，對(dui)應的聲(sheng)源稱為(wei)(wei)平(ping)面聲(sheng)源，其波(bo)陣面為(wei)(wei)相互平(ping)行的平(ping)面，如圖 2.2a 所示。
2. 球面聲(sheng)波
波的振動(dong)從點聲源處向四面八方傳(chuan)播(bo)，稱為球面聲波其波陣面為同(tong)心的球面，如圖 2.2b 所(suo)示(shi)。
3. 柱面聲波(bo)
波陣(zhen)面是同軸柱(zhu)面的聲波，如(ru)圖 2.2 c所示。
在(zai)超聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)探(tan)傷的(de)實際應(ying)用中，換(huan)能器(qi)晶片多為(wei)圓形或者方(fang)(fang)形。對于(yu)其中的(de)圓盤形聲(sheng)(sheng)源(yuan)，通常認(ren)(ren)為(wei)所發(fa)出的(de)超聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)既不(bu)是單純的(de)平面(mian)(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)，也不(bu)是單純的(de)球面(mian)(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)，介于(yu)球面(mian)(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)與平面(mian)(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)之(zhi)間，稱(cheng)為(wei)活塞(sai)波(bo)(bo)(bo)。活塞(sai)波(bo)(bo)(bo)在(zai)距離聲(sheng)(sheng)源(yuan)面(mian)(mian)較(jiao)近的(de)地方(fang)(fang)由(you)于(yu)干涉的(de)原(yuan)因，波(bo)(bo)(bo)陣面(mian)(mian)較(jiao)復雜(za)，在(zai)距離聲(sheng)(sheng)源(yuan)足夠遠(yuan)的(de)地方(fang)(fang)，計算時認(ren)(ren)為(wei)其波(bo)(bo)(bo)陣面(mian)(mian)類似(si)于(yu)球面(mian)(mian)波(bo)(bo)(bo)。
二、按(an)振動的持續時間分(fen)類
按振動(dong)的持續時間(jian)，超聲波可分為連續波和脈沖波。
1. 連續波
介質各(ge)質點的持續振(zhen)動時間為無(wu)窮的波，頻率一定，常用于穿(chuan)透式(shi)超聲(sheng)探傷(shang)，波形如圖2-3 a所(suo)示
2. 脈沖(chong)波
波源(yuan)間(jian)歇(xie)性振動，介質各質點的(de)持續(xu)振動時間(jian)有限的(de)波，頻率為一(yi)個范圍，常用于反射法超聲(sheng)探傷，波形如(ru)圖(tu) 2-3 b所示。
三、按超聲波的(de)波形分類
根據波動(dong)傳播方向(xiang)與質點振動(dong)方向(xiang)間的關系來分，有縱(zong)波、橫波、表(biao)面波、板(ban)波等。
1. 縱(zong)波
又稱壓(ya)縮波(bo)(bo)(bo)疏(shu)密波(bo)(bo)(bo)，介質(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)點的(de)(de)振動方(fang)向與波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)方(fang)向平(ping)行。常(chang)用(yong)符號L表(biao)示(shi),如圖2-4所(suo)示(shi)。凡是能夠承(cheng)受拉(la)伸(shen)或壓(ya)縮變(bian)形的(de)(de)介質(zhi)(zhi)(zhi)都能傳(chuan)(chuan)播(bo)縱波(bo)(bo)(bo)。顯然固(gu)體(ti)(ti)能夠傳(chuan)(chuan)播(bo)縱波(bo)(bo)(bo)。液體(ti)(ti)與氣體(ti)(ti)在壓(ya)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)會發生體(ti)(ti)積變(bian)化(hua)，因(yin)此也可以傳(chuan)(chuan)播(bo)縱波(bo)(bo)(bo)。
2. 橫波(bo)
又(you)稱剪(jian)(jian)切波(bo)、切變波(bo)，介(jie)質(zhi)質(zhi)點的振動方向(xiang)與(yu)波(bo)的傳(chuan)播方向(xiang)相互垂(chui)直，常用符號S表示(shi)，如圖2-5所(suo)示(shi)。橫(heng)波(bo)傳(chuan)播時介(jie)質(zhi)質(zhi)點受到交變的剪(jian)(jian)切應力作用，介(jie)質(zhi)發生(sheng)剪(jian)(jian)切變形，顯(xian)然只有固(gu)體(ti)(ti)(ti)才(cai)能承受剪(jian)(jian)切應力，因此橫(heng)波(bo)只能在(zai)固(gu)體(ti)(ti)(ti)介(jie)質(zhi)中(zhong)傳(chuan)播，無(wu)法在(zai)液體(ti)(ti)(ti)或者氣體(ti)(ti)(ti)中(zhong)傳(chuan)播。
3. 表面波
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)應力作用于介質表(biao)面，產生(sheng)沿(yan)介質表(biao)面傳(chuan)(chuan)播(bo)的(de)波(bo)(bo)，常用符號R表(biao)示，如圖 2-6所示。波(bo)(bo)在(zai)介質表(biao)面傳(chuan)(chuan)播(bo)時(shi)，質點同(tong)時(shi)產生(sheng)縱(zong)向振動和橫向振動，合成繞其平衡位置振動的(de)橢(tuo)圓軌跡，橢(tuo)圓長軸垂直于波(bo)(bo)的(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)方向，短(duan)軸平行于波(bo)(bo)的(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)方向，此(ci)時(shi)質點所引起(qi)的(de)振動只能在(zai)固體(ti)介質表(biao)面進(jin)行，故表(biao)面波(bo)(bo)僅能在(zai)固定中傳(chuan)(chuan)播(bo)。
4. 板(ban)波
由蘭(lan)姆于(yu)(yu)1916年首先從理論上(shang)計算(suan)發(fa)(fa)現(xian)，又(you)稱(cheng)蘭(lan)姆波(bo)(bo)(bo)。蘭(lan)固體中傳(chuan)播(bo)。姆計算(suan)發(fa)(fa)現(xian)對(dui)于(yu)(yu)一(yi)(yi)個板(ban)厚(hou)與波(bo)(bo)(bo)長相當的(de)(de)(de)薄板(ban)，當板(ban)厚(hou)、頻率和波(bo)(bo)(bo)速之間符(fu)合某一(yi)(yi)條件時將產生另一(yi)(yi)種(zhong)形式的(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)，即板(ban)波(bo)(bo)(bo)。在板(ban)波(bo)(bo)(bo)傳(chuan)播(bo)過程中，介質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)點的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)(dong)充(chong)滿整個板(ban)厚(hou)，按板(ban)中振(zhen)動(dong)(dong)波(bo)(bo)(bo)節的(de)(de)(de)形式，又(you)分為對(dui)稱(cheng)型（S）和非(fei)對(dui)稱(cheng)型（A）兩類(lei)(lei)(lei)。板(ban)波(bo)(bo)(bo)傳(chuan)播(bo)時，質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)點的(de)(de)(de)運動(dong)(dong)軌跡類(lei)(lei)(lei)似(si)表(biao)(biao)面波(bo)(bo)(bo)也(ye)是(shi)橢(tuo)(tuo)圓，其長軸與短軸的(de)(de)(de)比例取決于(yu)(yu)材料性(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。在薄板(ban)介質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)中傳(chuan)播(bo)時對(dui)稱(cheng)型的(de)(de)(de)板(ban)波(bo)(bo)(bo)特點是(shi)薄板(ban)中心的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)點做縱向振(zhen)動(dong)(dong)（類(lei)(lei)(lei)似(si)于(yu)(yu)縱波(bo)(bo)(bo)），上(shang)下表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)點做橢(tuo)(tuo)圓運動(dong)(dong)，相位相反(fan)且對(dui)稱(cheng)于(yu)(yu)中心；非(fei)對(dui)稱(cheng)型的(de)(de)(de)板(ban)波(bo)(bo)(bo)特點是(shi)薄板(ban)中心的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)點做橫(heng)向振(zhen)動(dong)(dong)（類(lei)(lei)(lei)似(si)于(yu)(yu)橫(heng)波(bo)(bo)(bo)），上(shang)下表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)點做橢(tuo)(tuo)圓運動(dong)(dong)，相位相同(tong)但不(bu)對(dui)稱(cheng)于(yu)(yu)中心。
除了上述四種主要的(de)(de)應用波(bo)(bo)型外，現在(zai)已經(jing)應用發展的(de)(de)還有頭波(bo)(bo)和(he)爬(pa)波(bo)(bo)等，特別是爬(pa)波(bo)(bo)能夠(gou)以縱波(bo)(bo)的(de)(de)速度在(zai)介質(zhi)表(biao)面傳遞，適合用于檢測表(biao)面特別粗糙或者(zhe)表(biao)面存在(zai)不銹鋼堆焊層等情況(kuang)下的(de)(de)近表(biao)面缺陷檢測。
