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)、按波陣面分類
理想聲(sheng)波根據(ju)波陣(zhen)面(mian)(mian)(mian)的形狀可以分為平面(mian)(mian)(mian)聲(sheng)波、球面(mian)(mian)(mian)聲(sheng)波和柱面(mian)(mian)(mian)聲(sheng)波。
1. 平(ping)面(mian)聲波(bo)
波的(de)振動只在一個方向上傳播，則這種波稱(cheng)(cheng)為平(ping)面(mian)(mian)聲波，對(dui)應的(de)聲源(yuan)稱(cheng)(cheng)為平(ping)面(mian)(mian)聲源(yuan)，其波陣面(mian)(mian)為相互平(ping)行的(de)平(ping)面(mian)(mian)，如圖(tu) 2.2a 所(suo)示。
2. 球面(mian)聲波
波(bo)(bo)的(de)振動從點聲源(yuan)處向(xiang)四面(mian)八方(fang)傳播(bo)，稱為球(qiu)面(mian)聲波(bo)(bo)其波(bo)(bo)陣面(mian)為同心的(de)球(qiu)面(mian)，如圖(tu) 2.2b 所示。
3. 柱面聲波(bo)
波陣面是同軸柱(zhu)面的聲(sheng)波，如圖 2.2 c所示。
在超聲波(bo)(bo)探(tan)傷的(de)(de)實際應用(yong)中，換能器晶片多(duo)為(wei)圓(yuan)(yuan)形(xing)或者方(fang)形(xing)。對于其(qi)中的(de)(de)圓(yuan)(yuan)盤形(xing)聲源(yuan)，通常(chang)認為(wei)所發出的(de)(de)超聲波(bo)(bo)既不(bu)(bu)是(shi)單純的(de)(de)平面(mian)(mian)(mian)聲波(bo)(bo)，也(ye)不(bu)(bu)是(shi)單純的(de)(de)球(qiu)面(mian)(mian)(mian)聲波(bo)(bo)，介于球(qiu)面(mian)(mian)(mian)聲波(bo)(bo)與平面(mian)(mian)(mian)聲波(bo)(bo)之間，稱(cheng)為(wei)活塞(sai)波(bo)(bo)。活塞(sai)波(bo)(bo)在距離(li)聲源(yuan)面(mian)(mian)(mian)較近的(de)(de)地(di)方(fang)由于干涉的(de)(de)原(yuan)因，波(bo)(bo)陣面(mian)(mian)(mian)較復雜，在距離(li)聲源(yuan)足夠遠的(de)(de)地(di)方(fang)，計(ji)算時(shi)認為(wei)其(qi)波(bo)(bo)陣面(mian)(mian)(mian)類似于球(qiu)面(mian)(mian)(mian)波(bo)(bo)。
二(er)、按振動的(de)持續時間分類
按(an)振動的(de)持續(xu)時間(jian)，超(chao)聲波(bo)可分為連續(xu)波(bo)和脈沖波(bo)。
1. 連續波
介質(zhi)各質(zhi)點的持續振動時間為無窮的波，頻(pin)率一定(ding)，常用于穿(chuan)透(tou)式超聲(sheng)探傷(shang)，波形如圖2-3 a所示
2. 脈沖波
波源間歇性振動，介質各質點的持續振動時間有(you)限的波，頻率為(wei)一個(ge)范圍，常用于(yu)反(fan)射(she)法超聲探傷，波形如圖 2-3 b所示(shi)。
三、按超聲(sheng)波的波形分類
根據(ju)波(bo)(bo)動傳(chuan)播方向與質(zhi)點振動方向間的關系來分，有縱波(bo)(bo)、橫波(bo)(bo)、表面波(bo)(bo)、板波(bo)(bo)等。
1. 縱波
又(you)稱壓縮波疏密波，介質(zhi)質(zhi)點(dian)的振(zhen)動方向與(yu)波的傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)方向平行。常(chang)用(yong)符號L表示(shi),如圖(tu)2-4所示(shi)。凡是能夠承受拉伸(shen)或壓縮變形的介質(zhi)都能傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)縱波。顯然固體(ti)(ti)(ti)能夠傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)縱波。液體(ti)(ti)(ti)與(yu)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)在壓力作用(yong)下(xia)會發生體(ti)(ti)(ti)積變化(hua)，因此也可以傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)縱波。
2. 橫波
又稱剪(jian)切波(bo)、切變(bian)波(bo)，介質(zhi)質(zhi)點的(de)(de)振動(dong)方(fang)(fang)向與波(bo)的(de)(de)傳播方(fang)(fang)向相互垂直(zhi)，常(chang)用(yong)符號S表(biao)示，如圖2-5所示。橫波(bo)傳播時介質(zhi)質(zhi)點受(shou)到交變(bian)的(de)(de)剪(jian)切應(ying)力作用(yong)，介質(zhi)發生剪(jian)切變(bian)形，顯然只有固體才(cai)能(neng)承受(shou)剪(jian)切應(ying)力，因此(ci)橫波(bo)只能(neng)在固體介質(zhi)中(zhong)傳播，無法在液體或者氣體中(zhong)傳播。
3. 表面波
最早于(yu)(yu)1887年由瑞(rui)利發現，又稱瑞(rui)利波(bo)，交變的(de)(de)應力作用于(yu)(yu)介(jie)質(zhi)表(biao)面，產生沿介(jie)質(zhi)表(biao)面傳播(bo)(bo)的(de)(de)波(bo)，常用符號(hao)R表(biao)示，如(ru)圖(tu) 2-6所(suo)示。波(bo)在介(jie)質(zhi)表(biao)面傳播(bo)(bo)時，質(zhi)點同時產生縱向(xiang)振(zhen)動(dong)和橫向(xiang)振(zhen)動(dong)，合成(cheng)繞(rao)其平衡(heng)位(wei)置振(zhen)動(dong)的(de)(de)橢(tuo)圓軌跡(ji)，橢(tuo)圓長軸(zhou)垂直于(yu)(yu)波(bo)的(de)(de)傳播(bo)(bo)方(fang)向(xiang)，短軸(zhou)平行于(yu)(yu)波(bo)的(de)(de)傳播(bo)(bo)方(fang)向(xiang)，此時質(zhi)點所(suo)引起的(de)(de)振(zhen)動(dong)只(zhi)能在固(gu)體(ti)介(jie)質(zhi)表(biao)面進行，故表(biao)面波(bo)僅(jin)能在固(gu)定中傳播(bo)(bo)。
4. 板波
由蘭(lan)姆于1916年首先從理論上(shang)計算發現(xian)，又(you)稱(cheng)(cheng)蘭(lan)姆波(bo)(bo)。蘭(lan)固體中(zhong)(zhong)傳(chuan)播。姆計算發現(xian)對于一個板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)厚(hou)與波(bo)(bo)長相當(dang)的薄(bo)板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)，當(dang)板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)厚(hou)、頻率和(he)波(bo)(bo)速之(zhi)間符(fu)合某一條件時(shi)(shi)將(jiang)產生另一種形式的波(bo)(bo)，即板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)波(bo)(bo)。在板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)波(bo)(bo)傳(chuan)播過程中(zhong)(zhong)，介(jie)質質點的振(zhen)(zhen)動充滿(man)整個板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)厚(hou)，按板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)中(zhong)(zhong)振(zhen)(zhen)動波(bo)(bo)節的形式，又(you)分為對稱(cheng)(cheng)型(xing)（S）和(he)非對稱(cheng)(cheng)型(xing)（A）兩(liang)類(lei)。板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)波(bo)(bo)傳(chuan)播時(shi)(shi)，質點的運(yun)動軌跡(ji)類(lei)似(si)(si)表(biao)面波(bo)(bo)也是(shi)(shi)橢圓(yuan)，其(qi)長軸與短軸的比例取決于材料性質。在薄(bo)板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)介(jie)質中(zhong)(zhong)傳(chuan)播時(shi)(shi)對稱(cheng)(cheng)型(xing)的板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)波(bo)(bo)特點是(shi)(shi)薄(bo)板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)的質點做縱向(xiang)振(zhen)(zhen)動（類(lei)似(si)(si)于縱波(bo)(bo)），上(shang)下表(biao)面的質點做橢圓(yuan)運(yun)動，相位相反且對稱(cheng)(cheng)于中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)；非對稱(cheng)(cheng)型(xing)的板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)波(bo)(bo)特點是(shi)(shi)薄(bo)板(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)的質點做橫向(xiang)振(zhen)(zhen)動（類(lei)似(si)(si)于橫波(bo)(bo)），上(shang)下表(biao)面的質點做橢圓(yuan)運(yun)動，相位相同但不對稱(cheng)(cheng)于中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)。
除(chu)了上述四種主要的應用(yong)波(bo)(bo)型外，現在已經應用(yong)發展的還(huan)有頭波(bo)(bo)和爬波(bo)(bo)等(deng)，特(te)(te)別是爬波(bo)(bo)能夠以縱波(bo)(bo)的速度在介質(zhi)表面(mian)傳遞，適合(he)用(yong)于檢測(ce)表面(mian)特(te)(te)別粗(cu)糙(cao)或者表面(mian)存在不銹(xiu)鋼堆焊層等(deng)情況下的近表面(mian)缺陷檢測(ce)。
