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(yi)、按(an)波(bo)陣(zhen)面分類
理(li)想(xiang)聲(sheng)(sheng)波(bo)根據(ju)波(bo)陣面(mian)的形狀(zhuang)可以分(fen)為平面(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)、球面(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)和柱面(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)。
1. 平面聲波
波的振動只(zhi)在一個方向上(shang)傳(chuan)播，則這種波稱為平(ping)(ping)面(mian)(mian)聲波，對應的聲源稱為平(ping)(ping)面(mian)(mian)聲源，其波陣面(mian)(mian)為相互(hu)平(ping)(ping)行的平(ping)(ping)面(mian)(mian)，如(ru)圖 2.2a 所示(shi)。
2. 球面聲(sheng)波(bo)
波的(de)振動從(cong)點聲源處(chu)向四面(mian)八方傳播，稱為球面(mian)聲波其波陣面(mian)為同心的(de)球面(mian)，如(ru)圖 2.2b 所示。
3. 柱面(mian)聲波
波陣面(mian)是同軸柱面(mian)的聲波，如圖 2.2 c所示。
在超(chao)聲波探傷的(de)(de)實際應用中(zhong)，換能器晶片多為圓(yuan)形(xing)或者方(fang)形(xing)。對于(yu)(yu)其(qi)中(zhong)的(de)(de)圓(yuan)盤(pan)形(xing)聲源，通常認為所發出的(de)(de)超(chao)聲波既不(bu)是(shi)單純(chun)(chun)的(de)(de)平面(mian)(mian)聲波，也不(bu)是(shi)單純(chun)(chun)的(de)(de)球(qiu)面(mian)(mian)聲波，介于(yu)(yu)球(qiu)面(mian)(mian)聲波與平面(mian)(mian)聲波之間(jian)，稱為活塞波。活塞波在距(ju)離聲源面(mian)(mian)較(jiao)近的(de)(de)地方(fang)由于(yu)(yu)干涉(she)的(de)(de)原(yuan)因，波陣面(mian)(mian)較(jiao)復雜(za)，在距(ju)離聲源足夠遠的(de)(de)地方(fang)，計算(suan)時認為其(qi)波陣面(mian)(mian)類(lei)似(si)于(yu)(yu)球(qiu)面(mian)(mian)波。
二、按(an)振動的持(chi)續(xu)時間分(fen)類
按振動的持續時間，超(chao)聲(sheng)波(bo)可分為連續波(bo)和(he)脈沖(chong)波(bo)。
1. 連(lian)續波
介質(zhi)(zhi)各質(zhi)(zhi)點(dian)的持續振動時(shi)間為(wei)無窮(qiong)的波，頻率一定(ding)，常用于穿(chuan)透式超聲(sheng)探傷(shang)，波形如圖2-3 a所示
2. 脈沖波
波源間(jian)歇性(xing)振(zhen)動，介質(zhi)各質(zhi)點(dian)的持續振(zhen)動時間(jian)有限(xian)的波，頻率為一(yi)個范圍(wei)，常用于反射法超聲探傷，波形(xing)如圖 2-3 b所示。
三、按超聲波(bo)的波(bo)形分(fen)類
根據波動傳播方向(xiang)與質點振(zhen)動方向(xiang)間(jian)的關系來(lai)分，有縱(zong)波、橫波、表(biao)面(mian)波、板波等(deng)。
1. 縱波
又稱壓縮波(bo)(bo)疏密波(bo)(bo)，介(jie)質(zhi)質(zhi)點的(de)振動方(fang)向與(yu)波(bo)(bo)的(de)傳播方(fang)向平行。常用符(fu)號L表示,如圖2-4所示。凡(fan)是能夠(gou)承受拉伸或壓縮變形(xing)的(de)介(jie)質(zhi)都能傳播縱波(bo)(bo)。顯然(ran)固(gu)體(ti)(ti)能夠(gou)傳播縱波(bo)(bo)。液體(ti)(ti)與(yu)氣(qi)體(ti)(ti)在壓力作用下(xia)會(hui)發(fa)生體(ti)(ti)積變化，因此也可以傳播縱波(bo)(bo)。
2. 橫波
又(you)稱剪(jian)切(qie)(qie)波、切(qie)(qie)變(bian)波，介質(zhi)質(zhi)點的振動方(fang)向與(yu)波的傳(chuan)播(bo)方(fang)向相(xiang)互垂直(zhi)，常(chang)用符(fu)號S表(biao)示(shi)，如圖2-5所示(shi)。橫(heng)波傳(chuan)播(bo)時(shi)介質(zhi)質(zhi)點受到(dao)交變(bian)的剪(jian)切(qie)(qie)應(ying)力作用，介質(zhi)發生剪(jian)切(qie)(qie)變(bian)形，顯然只有固體才能承受剪(jian)切(qie)(qie)應(ying)力，因(yin)此橫(heng)波只能在固體介質(zhi)中傳(chuan)播(bo)，無法在液(ye)體或者氣(qi)體中傳(chuan)播(bo)。
3. 表(biao)面波
最早于(yu)(yu)1887年由瑞(rui)利(li)(li)發現，又(you)稱瑞(rui)利(li)(li)波(bo)，交變的(de)(de)應力作用于(yu)(yu)介質(zhi)(zhi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)，產(chan)生沿介質(zhi)(zhi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)傳播(bo)的(de)(de)波(bo)，常用符號R表(biao)(biao)示(shi)，如圖(tu) 2-6所示(shi)。波(bo)在(zai)介質(zhi)(zhi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)傳播(bo)時(shi)，質(zhi)(zhi)點同時(shi)產(chan)生縱(zong)向(xiang)振動和橫(heng)向(xiang)振動，合成繞其平(ping)(ping)衡位置(zhi)振動的(de)(de)橢圓軌(gui)跡(ji)，橢圓長軸(zhou)垂直于(yu)(yu)波(bo)的(de)(de)傳播(bo)方向(xiang)，短軸(zhou)平(ping)(ping)行于(yu)(yu)波(bo)的(de)(de)傳播(bo)方向(xiang)，此(ci)時(shi)質(zhi)(zhi)點所引起的(de)(de)振動只能在(zai)固體(ti)介質(zhi)(zhi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)進(jin)行，故(gu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)波(bo)僅能在(zai)固定中傳播(bo)。
4. 板波(bo)
由蘭(lan)(lan)姆于(yu)1916年首先(xian)從理論上(shang)計算發(fa)現，又(you)(you)稱蘭(lan)(lan)姆波(bo)(bo)(bo)(bo)。蘭(lan)(lan)固體中(zhong)(zhong)傳(chuan)播(bo)。姆計算發(fa)現對(dui)(dui)(dui)于(yu)一個板(ban)(ban)厚(hou)與波(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)相(xiang)當(dang)的(de)(de)(de)(de)薄(bo)板(ban)(ban)，當(dang)板(ban)(ban)厚(hou)、頻率和波(bo)(bo)(bo)(bo)速之間符合某一條件時將產生另一種形(xing)式的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)，即(ji)板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)。在(zai)板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)傳(chuan)播(bo)過程中(zhong)(zhong)，介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)振動(dong)充滿整個板(ban)(ban)厚(hou)，按板(ban)(ban)中(zhong)(zhong)振動(dong)波(bo)(bo)(bo)(bo)節的(de)(de)(de)(de)形(xing)式，又(you)(you)分為(wei)對(dui)(dui)(dui)稱型(xing)（S）和非對(dui)(dui)(dui)稱型(xing)（A）兩類。板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)傳(chuan)播(bo)時，質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)軌跡類似(si)表面(mian)波(bo)(bo)(bo)(bo)也是(shi)橢圓(yuan)，其長(chang)軸(zhou)與短軸(zhou)的(de)(de)(de)(de)比例取決于(yu)材料性質(zhi)(zhi)(zhi)。在(zai)薄(bo)板(ban)(ban)介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)傳(chuan)播(bo)時對(dui)(dui)(dui)稱型(xing)的(de)(de)(de)(de)板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)特點(dian)(dian)(dian)是(shi)薄(bo)板(ban)(ban)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)(dian)做(zuo)(zuo)縱向振動(dong)（類似(si)于(yu)縱波(bo)(bo)(bo)(bo)），上(shang)下(xia)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)(dian)做(zuo)(zuo)橢圓(yuan)運(yun)動(dong)，相(xiang)位相(xiang)反且對(dui)(dui)(dui)稱于(yu)中(zhong)(zhong)心(xin)；非對(dui)(dui)(dui)稱型(xing)的(de)(de)(de)(de)板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)特點(dian)(dian)(dian)是(shi)薄(bo)板(ban)(ban)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)(dian)做(zuo)(zuo)橫向振動(dong)（類似(si)于(yu)橫波(bo)(bo)(bo)(bo)），上(shang)下(xia)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)(dian)做(zuo)(zuo)橢圓(yuan)運(yun)動(dong)，相(xiang)位相(xiang)同但不對(dui)(dui)(dui)稱于(yu)中(zhong)(zhong)心(xin)。
除(chu)了上述(shu)四種主要的應(ying)(ying)用(yong)波(bo)型外，現在(zai)已(yi)經(jing)應(ying)(ying)用(yong)發展的還有頭波(bo)和爬波(bo)等，特(te)別是爬波(bo)能夠以縱波(bo)的速度在(zai)介質表面(mian)傳(chuan)遞，適合用(yong)于(yu)檢測表面(mian)特(te)別粗糙或者表面(mian)存在(zai)不(bu)銹鋼堆焊層等情(qing)況(kuang)下的近表面(mian)缺(que)陷檢測。
