超聲波的(de)波動特性主要有以下幾點(dian)：

 1. 惠更斯原(yuan)理(li)

  波(bo)(bo)源的(de)(de)(de)振動導致波(bo)(bo)動，波(bo)(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)要靠質點(dian)間力的(de)(de)(de)作用。假設傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)媒(mei)介是連續的(de)(de)(de)，那么一點(dian)的(de)(de)(de)振動都會擾動周邊各個(ge)點(dian)，因此在波(bo)(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)過程中任一振動點(dian)都被(bei)視為(wei)新的(de)(de)(de)波(bo)(bo)源。荷蘭(lan)物理學(xue)家克里斯蒂(di)安(an)·惠(hui)(hui)更斯于1690年提出(chu)這一理論，總結(jie)為(wei)：介質中波(bo)(bo)動傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)到的(de)(de)(de)各點(dian)都可(ke)以看作發(fa)射子波(bo)(bo)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)源，在其(qi)后的(de)(de)(de)任一時刻(ke)，這些子波(bo)(bo)的(de)(de)(de)包(bao)跡(ji)就(jiu)決(jue)定了新的(de)(de)(de)波(bo)(bo)陣面(mian)。基于惠(hui)(hui)更斯原理，只需某一時刻(ke)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)陣面(mian)，就(jiu)可(ke)以推算(suan)出(chu)波(bo)(bo)前的(de)(de)(de)幾何形狀以及波(bo)(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)方向。如(ru)圖 2-7為(wei)惠(hui)(hui)更斯原理示(shi)意圖。

 2. 波(bo)的(de)衍射(she)

  衍射是指波(bo)(bo)繞過障(zhang)礙(ai)物的邊(bian)緣面而繼(ji)續向前傳播的現象(xiang)，如圖(tu)2-8所示。在波(bo)(bo)的傳播過程中，當碰到與(yu)自(zi)身波(bo)(bo)長長度(du)近似(si)的障(zhang)礙(ai)時(shi)，能(neng)繞過其(qi)邊(bian)緣，改變方(fang)向繼(ji)續前進(jin)，所以又稱波(bo)(bo)的繞射。圖(tu)所示為(wei)水面上波(bo)(bo)遇到小孔徑障(zhang)礙(ai)時(shi)的衍射現象(xiang)示意(yi)圖(tu)。

  波(bo)的(de)衍(yan)(yan)射(she)與小(xiao)(xiao)(xiao)孔尺(chi)(chi)(chi)寸、波(bo)長(chang)大(da)(da)小(xiao)(xiao)(xiao)有(you)關(guan)，當小(xiao)(xiao)(xiao)孔的(de)尺(chi)(chi)(chi)寸大(da)(da)于(yu)波(bo)長(chang)時(shi)，反(fan)射(she)強(qiang)，認為近乎全反(fan)射(she)。在波(bo)長(chang)大(da)(da)于(yu)小(xiao)(xiao)(xiao)孔尺(chi)(chi)(chi)寸時(shi)，衍(yan)(yan)射(she)效果清(qing)晰。在超聲(sheng)(sheng)(sheng)探(tan)傷(shang)中，如果缺陷尺(chi)(chi)(chi)寸過于(yu)微小(xiao)(xiao)(xiao)，遠低于(yu)波(bo)長(chang)，就(jiu)會因(yin)為衍(yan)(yan)射(she)導致反(fan)射(she)回(hui)(hui)波(bo)強(qiang)度較弱，缺陷回(hui)(hui)波(bo)很低的(de)情況，出現漏檢。因(yin)此通常認為超聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)探(tan)傷(shang)的(de)靈敏度大(da)(da)概(gai)為介(jie)(jie)質中聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)波(bo)長(chang)的(de)1/2。波(bo)的(de)衍(yan)(yan)射(she)對(dui)超聲(sheng)(sheng)(sheng)探(tan)傷(shang)而(er)言，既有(you)利(li)又(you)有(you)弊。由于(yu)波(bo)的(de)衍(yan)(yan)射(she)，使超聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)能夠繞過晶粒(li)繼(ji)續在介(jie)(jie)質中前進，是(shi)有(you)利(li)于(yu)檢測(ce)的(de)，但同時(shi)由于(yu)衍(yan)(yan)射(she)，使得些小(xiao)(xiao)(xiao)缺陷回(hui)(hui)波(bo)不夠明顯，進而(er)導致漏檢，是(shi)不利(li)于(yu)檢測(ce)的(de)。

 3. 波的疊(die)加

  當多個(ge)(ge)波(bo)(bo)在同一介質(zhi)中某處相(xiang)遇(yu)時(shi)，此處的(de)(de)(de)質(zhi)點振(zhen)動情況是由這些波(bo)(bo)的(de)(de)(de)相(xiang)互疊(die)加(jia)(jia)，該質(zhi)點位(wei)移(yi)是這些波(bo)(bo)位(wei)移(yi)的(de)(de)(de)矢(shi)量和(he)。而這些波(bo)(bo)過后(hou)，繼續(xu)保(bao)持(chi)(chi)自身頻率、幅(fu)值、波(bo)(bo)長、傳播方(fang)向等性質(zhi)繼續(xu)前(qian)進，這就(jiu)是波(bo)(bo)的(de)(de)(de)疊(die)加(jia)(jia)性，又稱(cheng)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)獨立性原(yuan)理。比較常見的(de)(de)(de)一種是向水中投入(ru)兩個(ge)(ge)或以(yi)上(shang)石(shi)子(zi)，就(jiu)可(ke)以(yi)看(kan)到以(yi)石(shi)子(zi)為(wei)中心(xin)產生的(de)(de)(de)圓(yuan)形(xing)水波(bo)(bo)在相(xiang)遇(yu)處疊(die)加(jia)(jia)，相(xiang)遇(yu)后(hou)仍按原(yuan)來(lai)傳播方(fang)向保(bao)持(chi)(chi)原(yuan)來(lai)特(te)性繼續(xu)傳播。

 4. 波(bo)的干(gan)涉

  多(duo)列波(bo)相(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)在空間中某處時，其疊(die)加(jia)的(de)情形是(shi)(shi)較為(wei)復(fu)雜的(de)，可(ke)以合成多(duo)波(bo)的(de)干(gan)涉(she)(she)種(zhong)形式的(de)波(bo)動。最簡單的(de)一(yi)種(zhong)疊(die)加(jia)就是(shi)(shi)兩(liang)列頻(pin)(pin)率(lv)相(xiang)(xiang)(xiang)同，振(zhen)(zhen)(zhen)動方向相(xiang)(xiang)(xiang)同，相(xiang)(xiang)(xiang)位差恒(heng)定(ding)的(de)波(bo)相(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時，介質中部(bu)分位置的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動相(xiang)(xiang)(xiang)互加(jia)強，而(er)另(ling)一(yi)部(bu)分的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動相(xiang)(xiang)(xiang)互減弱(ruo)甚至歸零(ling)的(de)現象叫(jiao)作波(bo)的(de)干(gan)涉(she)(she)。相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)條件是(shi)(shi)同頻(pin)(pin)率(lv)、同振(zhen)(zhen)(zhen)動方向、恒(heng)定(ding)相(xiang)(xiang)(xiang)位差，對應(ying)的(de)波(bo)稱(cheng)為(wei)相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)波(bo)，對應(ying)的(de)波(bo)源稱(cheng)為(wei)相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)波(bo)源。

 5. 駐波(bo)

  駐(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)是(shi)干涉現象(xiang)的(de)特例。在振幅相(xiang)同的(de)情況下(xia)，兩列(lie)相(xiang)干波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)在同一直(zhi)線上反向移動疊(die)加后(hou)的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，稱駐(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)腹(fu)和波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)(jie)位置總是(shi)固(gu)定不(bu)變(bian)的(de)，其相(xiang)位也不(bu)隨位置變(bian)化故駐(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)形是(shi)強弱相(xiang)間(jian)(jian)的(de)，并且不(bu)會隨著時間(jian)(jian)變(bian)化，似乎永駐(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)不(bu)動，由此得名駐(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)中相(xiang)鄰(lin)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)腹(fu)或波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)(jie)的(de)距離為λ/2，相(xiang)鄰(lin)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)敗(bai)與(yu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)(jie)的(de)距離為λ/4。當待(dai)測(ce)件厚(hou)度為超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長的(de)1/2或整數倍時，入射波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)與(yu)底面(mian)反射波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)同相(xiang)，待(dai)測(ce)件內就會產生(sheng)駐(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，引起共振。基于駐(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)現象(xiang)，研究人(ren)員設計(ji)了共振式超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)測(ce)厚(hou)儀，利用(yong)測(ce)得的(de)共振頻率(lv)來檢(jian)測(ce)各(ge)類材料的(de)厚(hou)度。