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(fen)類
理想聲波(bo)(bo)根據波(bo)(bo)陣面(mian)的形狀可以分(fen)為(wei)平面(mian)聲波(bo)(bo)、球(qiu)面(mian)聲波(bo)(bo)和柱面(mian)聲波(bo)(bo)。
1. 平面聲(sheng)波
波(bo)的振(zhen)動只在一個方向上傳播，則這種(zhong)波(bo)稱為(wei)平(ping)面(mian)聲波(bo)，對應的聲源稱為(wei)平(ping)面(mian)聲源，其波(bo)陣(zhen)面(mian)為(wei)相互平(ping)行的平(ping)面(mian)，如圖 2.2a 所示。
2. 球(qiu)面聲波
波的振動從點聲(sheng)源處向(xiang)四面(mian)八方(fang)傳播，稱為(wei)球(qiu)面(mian)聲(sheng)波其波陣面(mian)為(wei)同心的球(qiu)面(mian)，如圖(tu) 2.2b 所示。
3. 柱(zhu)面聲波
波陣面(mian)是同軸柱面(mian)的聲(sheng)波，如圖 2.2 c所示。
在(zai)超聲波(bo)探傷的(de)(de)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中，換能器(qi)晶片多為圓(yuan)形(xing)(xing)或者(zhe)方形(xing)(xing)。對于(yu)(yu)其(qi)中的(de)(de)圓(yuan)盤形(xing)(xing)聲源(yuan)(yuan)(yuan)，通常認為所發出的(de)(de)超聲波(bo)既不是單純(chun)的(de)(de)平面(mian)(mian)聲波(bo)，也不是單純(chun)的(de)(de)球(qiu)(qiu)面(mian)(mian)聲波(bo)，介(jie)于(yu)(yu)球(qiu)(qiu)面(mian)(mian)聲波(bo)與平面(mian)(mian)聲波(bo)之間，稱為活(huo)(huo)塞(sai)波(bo)。活(huo)(huo)塞(sai)波(bo)在(zai)距(ju)離聲源(yuan)(yuan)(yuan)面(mian)(mian)較(jiao)近(jin)的(de)(de)地方由于(yu)(yu)干涉的(de)(de)原因，波(bo)陣面(mian)(mian)較(jiao)復(fu)雜(za)，在(zai)距(ju)離聲源(yuan)(yuan)(yuan)足夠遠的(de)(de)地方，計(ji)算時認為其(qi)波(bo)陣面(mian)(mian)類似于(yu)(yu)球(qiu)(qiu)面(mian)(mian)波(bo)。
二、按(an)振(zhen)動的持續時間(jian)分類
按振動(dong)的持續時間，超聲波可分為連續波和脈沖波。
1. 連續(xu)波
介質各質點的(de)持續振動時間為無窮的(de)波，頻(pin)率(lv)一定，常用于穿透(tou)式超聲探傷(shang)，波形如圖2-3 a所(suo)示
2. 脈沖波
波源間歇(xie)性振動(dong)，介質(zhi)各質(zhi)點(dian)的(de)持續振動(dong)時(shi)間有限的(de)波，頻率(lv)為一個范圍，常用于(yu)反射法超聲探(tan)傷，波形如圖 2-3 b所示(shi)。
三(san)、按(an)超聲波的波形(xing)分類
根據(ju)波(bo)(bo)動傳播方向(xiang)與(yu)質(zhi)點振(zhen)動方向(xiang)間的關(guan)系來分(fen)，有縱波(bo)(bo)、橫波(bo)(bo)、表面波(bo)(bo)、板(ban)波(bo)(bo)等(deng)。
1. 縱(zong)波(bo)
又稱壓縮(suo)波(bo)疏密波(bo)，介質(zhi)質(zhi)點(dian)的(de)(de)振動方(fang)向與波(bo)的(de)(de)傳播(bo)(bo)方(fang)向平行。常用符號(hao)L表(biao)示(shi),如(ru)圖2-4所示(shi)。凡是能夠(gou)承受拉(la)伸或(huo)壓縮(suo)變形的(de)(de)介質(zhi)都能傳播(bo)(bo)縱(zong)波(bo)。顯(xian)然固體(ti)(ti)(ti)能夠(gou)傳播(bo)(bo)縱(zong)波(bo)。液體(ti)(ti)(ti)與氣體(ti)(ti)(ti)在壓力作(zuo)用下會發生體(ti)(ti)(ti)積變化，因此(ci)也(ye)可(ke)以(yi)傳播(bo)(bo)縱(zong)波(bo)。
2. 橫波
又稱剪(jian)切(qie)波(bo)、切(qie)變(bian)波(bo)，介(jie)質(zhi)質(zhi)點的振動方向(xiang)與波(bo)的傳(chuan)播(bo)(bo)方向(xiang)相互垂直，常用(yong)符(fu)號S表示，如圖2-5所示。橫波(bo)傳(chuan)播(bo)(bo)時介(jie)質(zhi)質(zhi)點受(shou)到交變(bian)的剪(jian)切(qie)應力作(zuo)用(yong)，介(jie)質(zhi)發生剪(jian)切(qie)變(bian)形，顯(xian)然只有(you)固體(ti)(ti)才(cai)能(neng)承受(shou)剪(jian)切(qie)應力，因(yin)此(ci)橫波(bo)只能(neng)在固體(ti)(ti)介(jie)質(zhi)中傳(chuan)播(bo)(bo)，無法在液體(ti)(ti)或(huo)者(zhe)氣體(ti)(ti)中傳(chuan)播(bo)(bo)。
3. 表面波
最早于1887年由瑞利發現，又(you)稱(cheng)瑞利波(bo)，交變的應力(li)作(zuo)用(yong)于介(jie)質表(biao)(biao)面，產生沿介(jie)質表(biao)(biao)面傳(chuan)播(bo)(bo)的波(bo)，常用(yong)符號R表(biao)(biao)示，如圖 2-6所示。波(bo)在介(jie)質表(biao)(biao)面傳(chuan)播(bo)(bo)時(shi)，質點(dian)同時(shi)產生縱向(xiang)振動和(he)橫向(xiang)振動，合成繞其平(ping)衡位置振動的橢(tuo)圓軌跡，橢(tuo)圓長軸垂直于波(bo)的傳(chuan)播(bo)(bo)方向(xiang)，短軸平(ping)行于波(bo)的傳(chuan)播(bo)(bo)方向(xiang)，此時(shi)質點(dian)所引起的振動只能在固體(ti)介(jie)質表(biao)(biao)面進(jin)行，故表(biao)(biao)面波(bo)僅能在固定中傳(chuan)播(bo)(bo)。
4. 板(ban)波
由蘭(lan)姆(mu)于1916年首先(xian)從理論上計(ji)算發現，又稱蘭(lan)姆(mu)波(bo)(bo)(bo)(bo)。蘭(lan)固體中(zhong)傳播。姆(mu)計(ji)算發現對于一個(ge)板(ban)厚與波(bo)(bo)(bo)(bo)長相(xiang)當的(de)薄板(ban)，當板(ban)厚、頻(pin)率和(he)波(bo)(bo)(bo)(bo)速之間符合某一條件時(shi)將產生另一種形式的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)，即板(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)。在(zai)板(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)傳播過程中(zhong)，介質質點(dian)(dian)(dian)的(de)振(zhen)動(dong)充滿(man)整個(ge)板(ban)厚，按板(ban)中(zhong)振(zhen)動(dong)波(bo)(bo)(bo)(bo)節的(de)形式，又分(fen)為對稱型（S）和(he)非(fei)對稱型（A）兩類。板(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)傳播時(shi)，質點(dian)(dian)(dian)的(de)運動(dong)軌跡(ji)類似(si)表面(mian)波(bo)(bo)(bo)(bo)也是(shi)橢圓(yuan)，其長軸與短(duan)軸的(de)比例取決于材(cai)料(liao)性(xing)質。在(zai)薄板(ban)介質中(zhong)傳播時(shi)對稱型的(de)板(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)特點(dian)(dian)(dian)是(shi)薄板(ban)中(zhong)心(xin)的(de)質點(dian)(dian)(dian)做縱向振(zhen)動(dong)（類似(si)于縱波(bo)(bo)(bo)(bo)），上下表面(mian)的(de)質點(dian)(dian)(dian)做橢圓(yuan)運動(dong)，相(xiang)位相(xiang)反且對稱于中(zhong)心(xin)；非(fei)對稱型的(de)板(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)特點(dian)(dian)(dian)是(shi)薄板(ban)中(zhong)心(xin)的(de)質點(dian)(dian)(dian)做橫(heng)向振(zhen)動(dong)（類似(si)于橫(heng)波(bo)(bo)(bo)(bo)），上下表面(mian)的(de)質點(dian)(dian)(dian)做橢圓(yuan)運動(dong)，相(xiang)位相(xiang)同但不對稱于中(zhong)心(xin)。
除了上述四種(zhong)主要的應用波(bo)型外(wai)，現在已(yi)經應用發展(zhan)的還(huan)有頭波(bo)和爬波(bo)等，特別是爬波(bo)能夠以縱波(bo)的速度在介質(zhi)表(biao)面(mian)傳遞，適(shi)合(he)用于檢測(ce)表(biao)面(mian)特別粗(cu)糙或者表(biao)面(mian)存在不(bu)銹鋼堆焊層(ceng)等情況(kuang)下的近表(biao)面(mian)缺陷檢測(ce)。
