超聲波的(de)波動特性主要有以下幾點(dian)：

 1. 惠(hui)更斯原理

  波(bo)(bo)源的(de)(de)(de)(de)振動導(dao)致波(bo)(bo)動，波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)傳播要靠質(zhi)(zhi)點間力的(de)(de)(de)(de)作用(yong)。假(jia)設傳播媒介(jie)(jie)是連(lian)續的(de)(de)(de)(de)，那么一點的(de)(de)(de)(de)振動都會(hui)擾動周邊各個點，因此在(zai)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)傳播過(guo)程中(zhong)任一振動點都被(bei)視為(wei)新的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)源。荷蘭物(wu)理(li)學家克里斯蒂安·惠更斯于(yu)(yu)1690年提出(chu)這一理(li)論，總結為(wei)：介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)波(bo)(bo)動傳播到的(de)(de)(de)(de)各點都可以看作發射子(zi)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)源，在(zai)其后的(de)(de)(de)(de)任一時刻(ke)，這些(xie)子(zi)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)包(bao)跡就決(jue)定(ding)了新的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)陣面。基于(yu)(yu)惠更斯原理(li)，只需某一時刻(ke)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)陣面，就可以推算出(chu)波(bo)(bo)前(qian)的(de)(de)(de)(de)幾何形(xing)狀以及波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)傳播方向。如圖 2-7為(wei)惠更斯原理(li)示意圖。

 2. 波的衍(yan)射(she)

  衍(yan)射(she)(she)是指波(bo)(bo)繞(rao)過(guo)障(zhang)礙物的邊緣面而繼續(xu)向前傳(chuan)播的現象，如圖(tu)2-8所示(shi)。在波(bo)(bo)的傳(chuan)播過(guo)程(cheng)中，當碰到與(yu)自身波(bo)(bo)長長度(du)近似(si)的障(zhang)礙時，能(neng)繞(rao)過(guo)其邊緣，改變(bian)方(fang)向繼續(xu)前進，所以又稱(cheng)波(bo)(bo)的繞(rao)射(she)(she)。圖(tu)所示(shi)為水面上波(bo)(bo)遇(yu)到小孔(kong)徑障(zhang)礙時的衍(yan)射(she)(she)現象示(shi)意(yi)圖(tu)。

  波(bo)的(de)衍(yan)(yan)射(she)(she)與小(xiao)孔尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)、波(bo)長(chang)(chang)(chang)大(da)小(xiao)有(you)關，當小(xiao)孔的(de)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)大(da)于(yu)(yu)(yu)波(bo)長(chang)(chang)(chang)時(shi)，反(fan)射(she)(she)強(qiang)，認(ren)為(wei)近(jin)乎全反(fan)射(she)(she)。在波(bo)長(chang)(chang)(chang)大(da)于(yu)(yu)(yu)小(xiao)孔尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)時(shi)，衍(yan)(yan)射(she)(she)效(xiao)果清(qing)晰。在超聲探傷中，如果缺陷尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)過(guo)于(yu)(yu)(yu)微小(xiao)，遠(yuan)低(di)于(yu)(yu)(yu)波(bo)長(chang)(chang)(chang)，就會因為(wei)衍(yan)(yan)射(she)(she)導(dao)致反(fan)射(she)(she)回(hui)波(bo)強(qiang)度(du)較弱，缺陷回(hui)波(bo)很低(di)的(de)情況(kuang)，出現漏(lou)檢(jian)。因此通常認(ren)為(wei)超聲波(bo)探傷的(de)靈敏度(du)大(da)概為(wei)介質中聲波(bo)波(bo)長(chang)(chang)(chang)的(de)1/2。波(bo)的(de)衍(yan)(yan)射(she)(she)對超聲探傷而言，既有(you)利(li)又有(you)弊。由于(yu)(yu)(yu)波(bo)的(de)衍(yan)(yan)射(she)(she)，使(shi)超聲波(bo)能(neng)夠繞(rao)過(guo)晶粒繼(ji)續(xu)在介質中前進(jin)，是(shi)有(you)利(li)于(yu)(yu)(yu)檢(jian)測(ce)的(de)，但(dan)同時(shi)由于(yu)(yu)(yu)衍(yan)(yan)射(she)(she)，使(shi)得些(xie)小(xiao)缺陷回(hui)波(bo)不(bu)夠明顯，進(jin)而導(dao)致漏(lou)檢(jian)，是(shi)不(bu)利(li)于(yu)(yu)(yu)檢(jian)測(ce)的(de)。

 3. 波的疊加

  當多個波(bo)在同(tong)一介質(zhi)中(zhong)某處相(xiang)遇時(shi)，此處的(de)質(zhi)點(dian)振動情況是(shi)(shi)由這些波(bo)的(de)相(xiang)互(hu)疊加(jia)，該質(zhi)點(dian)位移是(shi)(shi)這些波(bo)位移的(de)矢量和。而(er)這些波(bo)過后，繼(ji)續保持自身頻率(lv)、幅值、波(bo)長、傳播方向等性(xing)質(zhi)繼(ji)續前(qian)進，這就是(shi)(shi)波(bo)的(de)疊加(jia)性(xing)，又稱波(bo)的(de)獨(du)立性(xing)原理。比較常見(jian)的(de)一種(zhong)是(shi)(shi)向水中(zhong)投入(ru)兩個或以(yi)上石子(zi)，就可以(yi)看到以(yi)石子(zi)為中(zhong)心產生的(de)圓形水波(bo)在相(xiang)遇處疊加(jia)，相(xiang)遇后仍按原來傳播方向保持原來特性(xing)繼(ji)續傳播。

 4. 波(bo)的干涉

  多列波(bo)(bo)(bo)(bo)相(xiang)遇在空間中(zhong)某處時，其疊加(jia)的(de)(de)情形是較為(wei)復雜的(de)(de)，可(ke)以合成多波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)干(gan)涉種(zhong)(zhong)形式(shi)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)動(dong)。最簡單的(de)(de)一種(zhong)(zhong)疊加(jia)就是兩列頻率相(xiang)同，振(zhen)動(dong)方(fang)向相(xiang)同，相(xiang)位差(cha)恒(heng)定(ding)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)相(xiang)遇時，介質中(zhong)部分位置(zhi)的(de)(de)振(zhen)動(dong)相(xiang)互(hu)加(jia)強，而另(ling)一部分的(de)(de)振(zhen)動(dong)相(xiang)互(hu)減弱甚(shen)至歸零的(de)(de)現象叫作波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)干(gan)涉。相(xiang)干(gan)條件是同頻率、同振(zhen)動(dong)方(fang)向、恒(heng)定(ding)相(xiang)位差(cha)，對應(ying)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)稱為(wei)相(xiang)干(gan)波(bo)(bo)(bo)(bo)，對應(ying)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)源(yuan)(yuan)稱為(wei)相(xiang)干(gan)波(bo)(bo)(bo)(bo)源(yuan)(yuan)。

 5. 駐波

  駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)是干涉現象(xiang)的(de)特例。在(zai)振幅相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)情況下，兩(liang)列相(xiang)(xiang)干波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)在(zai)同(tong)一直線(xian)上反(fan)向移動(dong)疊加后的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，稱駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)腹和波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節位置(zhi)總是固定不變(bian)的(de)，其相(xiang)(xiang)位也不隨位置(zhi)變(bian)化故(gu)駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)形是強弱相(xiang)(xiang)間的(de)，并且(qie)不會隨著時間變(bian)化，似乎永駐(zhu)不動(dong)，由(you)此得(de)名(ming)駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)中相(xiang)(xiang)鄰(lin)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)腹或波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節的(de)距(ju)(ju)離為λ/2，相(xiang)(xiang)鄰(lin)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)敗與波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節的(de)距(ju)(ju)離為λ/4。當待測(ce)(ce)件厚(hou)度為超聲波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長的(de)1/2或整(zheng)數倍(bei)時，入射波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)與底面反(fan)射波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)同(tong)相(xiang)(xiang)，待測(ce)(ce)件內就會產生駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，引(yin)起共振。基于駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)現象(xiang)，研究人員(yuan)設計了共振式超聲波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)測(ce)(ce)厚(hou)儀(yi)，利用測(ce)(ce)得(de)的(de)共振頻率來檢(jian)測(ce)(ce)各類材(cai)料的(de)厚(hou)度。