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(an)波陣(zhen)面(mian)分類
理(li)想(xiang)聲波(bo)根據波(bo)陣面(mian)的形狀可以分為(wei)平(ping)面(mian)聲波(bo)、球(qiu)面(mian)聲波(bo)和柱面(mian)聲波(bo)。
1. 平面聲(sheng)波
波的(de)振(zhen)動只在一(yi)個方向上傳播，則這種波稱為(wei)平(ping)(ping)面(mian)聲(sheng)(sheng)波，對應的(de)聲(sheng)(sheng)源(yuan)稱為(wei)平(ping)(ping)面(mian)聲(sheng)(sheng)源(yuan)，其(qi)波陣(zhen)面(mian)為(wei)相互平(ping)(ping)行的(de)平(ping)(ping)面(mian)，如圖 2.2a 所示。
2. 球(qiu)面聲波
波(bo)的振動從點聲(sheng)源處(chu)向四面(mian)八方傳播，稱(cheng)為(wei)球面(mian)聲(sheng)波(bo)其波(bo)陣面(mian)為(wei)同心的球面(mian)，如圖 2.2b 所示。
3. 柱面聲波
波陣面是同軸(zhou)柱面的(de)聲波，如圖 2.2 c所示。
在(zai)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)探(tan)傷(shang)的(de)實際應用中，換能器(qi)晶片多為(wei)圓形或者方形。對于(yu)其中的(de)圓盤(pan)形聲(sheng)源(yuan)，通(tong)常認為(wei)所發出的(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)既不是(shi)單純的(de)平(ping)面(mian)(mian)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)，也不是(shi)單純的(de)球面(mian)(mian)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)，介于(yu)球面(mian)(mian)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)與平(ping)面(mian)(mian)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)之間(jian)，稱為(wei)活(huo)塞(sai)波(bo)(bo)(bo)。活(huo)塞(sai)波(bo)(bo)(bo)在(zai)距離(li)聲(sheng)源(yuan)面(mian)(mian)較近的(de)地方由(you)于(yu)干涉的(de)原(yuan)因，波(bo)(bo)(bo)陣面(mian)(mian)較復(fu)雜，在(zai)距離(li)聲(sheng)源(yuan)足夠(gou)遠的(de)地方，計算時認為(wei)其波(bo)(bo)(bo)陣面(mian)(mian)類似于(yu)球面(mian)(mian)波(bo)(bo)(bo)。
二(er)、按振動的持續時間分類
按(an)振動的持續(xu)時間，超(chao)聲波(bo)可分(fen)為連(lian)續(xu)波(bo)和(he)脈沖(chong)波(bo)。
1. 連續波
介(jie)質(zhi)各質(zhi)點的(de)持(chi)續振(zhen)動時間為無窮(qiong)的(de)波，頻率一定，常用(yong)于(yu)穿透式超聲探傷，波形如圖2-3 a所示(shi)
2. 脈沖(chong)波
波源間歇(xie)性(xing)振動，介質(zhi)各質(zhi)點的持(chi)續振動時間有限(xian)的波，頻率為(wei)一個范圍，常用于反射法超(chao)聲探(tan)傷，波形(xing)如圖(tu) 2-3 b所示(shi)。
三、按超聲波的波形分類(lei)
根據波(bo)(bo)動傳播方向(xiang)與質點振動方向(xiang)間的關系來分，有縱(zong)波(bo)(bo)、橫波(bo)(bo)、表面波(bo)(bo)、板(ban)波(bo)(bo)等(deng)。
1. 縱波
又稱壓(ya)縮(suo)波疏密波，介質(zhi)質(zhi)點的振(zhen)動(dong)方向與波的傳播方向平行。常用(yong)符號L表示,如(ru)圖2-4所示。凡是能夠(gou)承受拉(la)伸或壓(ya)縮(suo)變(bian)形的介質(zhi)都能傳播縱波。顯然固(gu)體能夠(gou)傳播縱波。液體與氣(qi)體在壓(ya)力(li)作用(yong)下會發(fa)生體積變(bian)化，因此(ci)也可(ke)以傳播縱波。
2. 橫波
又(you)稱剪(jian)切(qie)波、切(qie)變(bian)(bian)波，介質(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的振動方(fang)(fang)向與波的傳(chuan)播(bo)方(fang)(fang)向相(xiang)互垂直(zhi)，常用符號S表示，如(ru)圖2-5所(suo)示。橫(heng)波傳(chuan)播(bo)時(shi)介質(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)受到交變(bian)(bian)的剪(jian)切(qie)應力(li)(li)作用，介質(zhi)(zhi)發生剪(jian)切(qie)變(bian)(bian)形，顯然只有(you)固(gu)體才能承(cheng)受剪(jian)切(qie)應力(li)(li)，因此橫(heng)波只能在固(gu)體介質(zhi)(zhi)中傳(chuan)播(bo)，無法在液體或(huo)者氣體中傳(chuan)播(bo)。
3. 表面波
最早(zao)于(yu)1887年(nian)由瑞利(li)發(fa)現，又稱(cheng)瑞利(li)波(bo)，交變的(de)(de)(de)應力作用于(yu)介質(zhi)表(biao)(biao)面，產生沿介質(zhi)表(biao)(biao)面傳(chuan)播(bo)(bo)的(de)(de)(de)波(bo)，常(chang)用符號(hao)R表(biao)(biao)示(shi)(shi)，如(ru)圖 2-6所示(shi)(shi)。波(bo)在介質(zhi)表(biao)(biao)面傳(chuan)播(bo)(bo)時(shi)，質(zhi)點(dian)同時(shi)產生縱向(xiang)振動(dong)和橫向(xiang)振動(dong)，合成繞其平(ping)衡(heng)位置振動(dong)的(de)(de)(de)橢(tuo)圓軌跡，橢(tuo)圓長軸(zhou)垂直于(yu)波(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)播(bo)(bo)方向(xiang)，短軸(zhou)平(ping)行于(yu)波(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)播(bo)(bo)方向(xiang)，此時(shi)質(zhi)點(dian)所引起的(de)(de)(de)振動(dong)只(zhi)能在固(gu)體介質(zhi)表(biao)(biao)面進行，故表(biao)(biao)面波(bo)僅能在固(gu)定中(zhong)傳(chuan)播(bo)(bo)。
4. 板波
由蘭(lan)(lan)姆(mu)于(yu)1916年首先從理論上計(ji)算發現，又稱(cheng)蘭(lan)(lan)姆(mu)波(bo)(bo)(bo)。蘭(lan)(lan)固體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)傳(chuan)播。姆(mu)計(ji)算發現對于(yu)一(yi)個板(ban)(ban)厚(hou)(hou)與波(bo)(bo)(bo)長(chang)相當的(de)(de)(de)薄(bo)板(ban)(ban)，當板(ban)(ban)厚(hou)(hou)、頻(pin)率和波(bo)(bo)(bo)速之間(jian)符合(he)某一(yi)條件(jian)時(shi)將(jiang)產(chan)生另(ling)一(yi)種形(xing)式的(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)，即板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)。在板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)傳(chuan)播過程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)(dong)(dong)充滿(man)整個板(ban)(ban)厚(hou)(hou)，按(an)板(ban)(ban)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)振(zhen)動(dong)(dong)(dong)波(bo)(bo)(bo)節的(de)(de)(de)形(xing)式，又分(fen)為對稱(cheng)型(xing)（S）和非對稱(cheng)型(xing)（A）兩類(lei)。板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)傳(chuan)播時(shi)，質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)(dong)軌跡類(lei)似表面(mian)波(bo)(bo)(bo)也是橢(tuo)圓，其長(chang)軸與短軸的(de)(de)(de)比例(li)取決(jue)于(yu)材(cai)料性質(zhi)(zhi)(zhi)。在薄(bo)板(ban)(ban)介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)傳(chuan)播時(shi)對稱(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)特點(dian)(dian)是薄(bo)板(ban)(ban)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做(zuo)(zuo)(zuo)縱(zong)(zong)向振(zhen)動(dong)(dong)(dong)（類(lei)似于(yu)縱(zong)(zong)波(bo)(bo)(bo)），上下(xia)(xia)表面(mian)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做(zuo)(zuo)(zuo)橢(tuo)圓運(yun)動(dong)(dong)(dong)，相位相反且對稱(cheng)于(yu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心；非對稱(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)特點(dian)(dian)是薄(bo)板(ban)(ban)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做(zuo)(zuo)(zuo)橫向振(zhen)動(dong)(dong)(dong)（類(lei)似于(yu)橫波(bo)(bo)(bo)），上下(xia)(xia)表面(mian)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做(zuo)(zuo)(zuo)橢(tuo)圓運(yun)動(dong)(dong)(dong)，相位相同(tong)但(dan)不對稱(cheng)于(yu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心。
除了上述(shu)四種主要的(de)應(ying)用波(bo)型外，現在(zai)已經應(ying)用發展的(de)還有頭波(bo)和爬波(bo)等，特(te)別(bie)是爬波(bo)能夠以(yi)縱波(bo)的(de)速(su)度(du)在(zai)介質(zhi)表(biao)面傳(chuan)遞(di)，適合(he)用于檢(jian)測(ce)表(biao)面特(te)別(bie)粗糙或者表(biao)面存在(zai)不銹鋼堆(dui)焊層等情況下的(de)近表(biao)面缺陷檢(jian)測(ce)。
