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、按波陣面分類
理想聲(sheng)波(bo)(bo)根據(ju)波(bo)(bo)陣面(mian)的形狀可以分為平面(mian)聲(sheng)波(bo)(bo)、球(qiu)面(mian)聲(sheng)波(bo)(bo)和柱(zhu)面(mian)聲(sheng)波(bo)(bo)。
1. 平面(mian)聲波
波(bo)的(de)振(zhen)動只在一個方向(xiang)上傳播，則(ze)這種波(bo)稱(cheng)為平(ping)(ping)面(mian)聲波(bo)，對(dui)應的(de)聲源稱(cheng)為平(ping)(ping)面(mian)聲源，其波(bo)陣(zhen)面(mian)為相互平(ping)(ping)行的(de)平(ping)(ping)面(mian)，如圖 2.2a 所(suo)示。
2. 球面聲波
波(bo)的振動從(cong)點(dian)聲(sheng)源處向四(si)面(mian)八(ba)方(fang)傳播(bo)，稱為(wei)球(qiu)面(mian)聲(sheng)波(bo)其波(bo)陣面(mian)為(wei)同心的球(qiu)面(mian)，如(ru)圖 2.2b 所示(shi)。
3. 柱面聲波
波陣(zhen)面是同(tong)軸柱面的聲(sheng)波，如圖(tu) 2.2 c所示。
在(zai)超(chao)(chao)聲波(bo)(bo)探傷的(de)實際(ji)應用(yong)中(zhong)，換能器(qi)晶片(pian)多為(wei)圓(yuan)形或者方(fang)形。對于(yu)其中(zhong)的(de)圓(yuan)盤形聲源，通常認為(wei)所(suo)發出的(de)超(chao)(chao)聲波(bo)(bo)既不是單純(chun)(chun)的(de)平(ping)面聲波(bo)(bo)，也不是單純(chun)(chun)的(de)球面聲波(bo)(bo)，介(jie)于(yu)球面聲波(bo)(bo)與(yu)平(ping)面聲波(bo)(bo)之間，稱為(wei)活塞波(bo)(bo)。活塞波(bo)(bo)在(zai)距離聲源面較近(jin)的(de)地方(fang)由于(yu)干涉的(de)原因，波(bo)(bo)陣面較復雜，在(zai)距離聲源足夠遠的(de)地方(fang)，計算時認為(wei)其波(bo)(bo)陣面類似(si)于(yu)球面波(bo)(bo)。
二(er)、按振動的持(chi)續時間分類
按振動的持續(xu)時間，超聲波可分為連續(xu)波和脈(mo)沖波。
1. 連續波(bo)
介質各質點(dian)的持續振(zhen)動時間為(wei)無窮的波，頻率(lv)一定，常用于穿透式超(chao)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)(dong)，介質(zhi)各質(zhi)點的持續振動(dong)(dong)時間有(you)限的波，頻率為一個范(fan)圍(wei)，常用于反射法(fa)超聲(sheng)探傷，波形如圖 2-3 b所示。
三(san)、按超(chao)聲波(bo)(bo)的波(bo)(bo)形分類
根據(ju)波(bo)(bo)動(dong)傳播方向與(yu)質(zhi)點振動(dong)方向間的關系來分，有縱波(bo)(bo)、橫波(bo)(bo)、表面波(bo)(bo)、板(ban)波(bo)(bo)等。
1. 縱波
又稱壓縮(suo)波(bo)(bo)疏密(mi)波(bo)(bo)，介質(zhi)質(zhi)點的(de)(de)振動方向與波(bo)(bo)的(de)(de)傳播(bo)方向平行。常(chang)用符號L表(biao)示,如圖(tu)2-4所示。凡是能(neng)夠承受拉(la)伸(shen)或(huo)壓縮(suo)變形的(de)(de)介質(zhi)都能(neng)傳播(bo)縱(zong)波(bo)(bo)。顯然(ran)固體能(neng)夠傳播(bo)縱(zong)波(bo)(bo)。液(ye)體與氣體在壓力作用下會發(fa)生體積變化，因此也可以傳播(bo)縱(zong)波(bo)(bo)。
2. 橫波
又稱剪切波(bo)(bo)(bo)、切變(bian)波(bo)(bo)(bo)，介質(zhi)質(zhi)點(dian)的(de)振動方(fang)向與波(bo)(bo)(bo)的(de)傳播方(fang)向相互垂直，常用符號S表示(shi)，如(ru)圖2-5所示(shi)。橫波(bo)(bo)(bo)傳播時介質(zhi)質(zhi)點(dian)受(shou)到交變(bian)的(de)剪切應(ying)力(li)作用，介質(zhi)發(fa)生剪切變(bian)形，顯然只有(you)固體(ti)(ti)才(cai)能承(cheng)受(shou)剪切應(ying)力(li)，因此橫波(bo)(bo)(bo)只能在固體(ti)(ti)介質(zhi)中傳播，無(wu)法在液體(ti)(ti)或者氣體(ti)(ti)中傳播。
3. 表面波
最早于(yu)1887年由瑞(rui)利發現，又稱瑞(rui)利波，交變的(de)應力作用(yong)于(yu)介(jie)質表(biao)(biao)(biao)面(mian)，產生沿(yan)介(jie)質表(biao)(biao)(biao)面(mian)傳播(bo)(bo)的(de)波，常用(yong)符號R表(biao)(biao)(biao)示，如圖 2-6所示。波在介(jie)質表(biao)(biao)(biao)面(mian)傳播(bo)(bo)時(shi)(shi)，質點同時(shi)(shi)產生縱向(xiang)(xiang)振(zhen)(zhen)動(dong)和橫向(xiang)(xiang)振(zhen)(zhen)動(dong)，合成繞其平衡(heng)位置(zhi)振(zhen)(zhen)動(dong)的(de)橢圓軌跡，橢圓長(chang)軸垂直于(yu)波的(de)傳播(bo)(bo)方向(xiang)(xiang)，短軸平行(xing)于(yu)波的(de)傳播(bo)(bo)方向(xiang)(xiang)，此(ci)時(shi)(shi)質點所引起的(de)振(zhen)(zhen)動(dong)只(zhi)能(neng)在固體介(jie)質表(biao)(biao)(biao)面(mian)進行(xing)，故(gu)表(biao)(biao)(biao)面(mian)波僅能(neng)在固定中傳播(bo)(bo)。
4. 板波
由(you)蘭姆于1916年(nian)首先從(cong)理(li)論上計算(suan)發(fa)現，又(you)稱(cheng)蘭姆波(bo)(bo)(bo)。蘭固(gu)體(ti)中(zhong)傳(chuan)播。姆計算(suan)發(fa)現對于一個板(ban)(ban)厚(hou)與波(bo)(bo)(bo)長(chang)相(xiang)當(dang)的(de)(de)薄板(ban)(ban)，當(dang)板(ban)(ban)厚(hou)、頻率(lv)和波(bo)(bo)(bo)速(su)之間符(fu)合某(mou)一條件時(shi)將產(chan)生另一種形式(shi)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)，即板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)。在(zai)板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)傳(chuan)播過(guo)程中(zhong)，介(jie)質(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的(de)(de)振動(dong)充滿整(zheng)個板(ban)(ban)厚(hou)，按(an)板(ban)(ban)中(zhong)振動(dong)波(bo)(bo)(bo)節的(de)(de)形式(shi)，又(you)分為(wei)對稱(cheng)型（S）和非對稱(cheng)型（A）兩類。板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)傳(chuan)播時(shi)，質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的(de)(de)運(yun)動(dong)軌(gui)跡類似(si)表面(mian)波(bo)(bo)(bo)也(ye)是橢圓(yuan)，其長(chang)軸與短軸的(de)(de)比例取(qu)決于材料(liao)性(xing)質(zhi)(zhi)。在(zai)薄板(ban)(ban)介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)傳(chuan)播時(shi)對稱(cheng)型的(de)(de)板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)特點(dian)(dian)是薄板(ban)(ban)中(zhong)心的(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做縱(zong)向振動(dong)（類似(si)于縱(zong)波(bo)(bo)(bo)），上下(xia)(xia)表面(mian)的(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做橢圓(yuan)運(yun)動(dong)，相(xiang)位相(xiang)反且(qie)對稱(cheng)于中(zhong)心；非對稱(cheng)型的(de)(de)板(ban)(ban)波(bo)(bo)(bo)特點(dian)(dian)是薄板(ban)(ban)中(zhong)心的(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做橫向振動(dong)（類似(si)于橫波(bo)(bo)(bo)），上下(xia)(xia)表面(mian)的(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做橢圓(yuan)運(yun)動(dong)，相(xiang)位相(xiang)同但不對稱(cheng)于中(zhong)心。
除了上述四(si)種主(zhu)要(yao)的(de)應(ying)用(yong)波(bo)(bo)型外，現在已經應(ying)用(yong)發展的(de)還有頭波(bo)(bo)和(he)爬波(bo)(bo)等，特(te)別是(shi)爬波(bo)(bo)能夠以縱波(bo)(bo)的(de)速(su)度(du)在介質(zhi)表(biao)面傳(chuan)遞，適合(he)用(yong)于(yu)檢測表(biao)面特(te)別粗糙或者表(biao)面存(cun)在不銹(xiu)鋼堆焊層等情(qing)況下的(de)近表(biao)面缺陷檢測。
