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(bo)陣面分類(lei)
理想聲波(bo)(bo)根(gen)據波(bo)(bo)陣面的形狀可以分為平面聲波(bo)(bo)、球面聲波(bo)(bo)和柱面聲波(bo)(bo)。
1. 平面聲(sheng)波
波(bo)的振動只在一個(ge)方向上傳(chuan)播，則這種波(bo)稱為平(ping)面(mian)聲(sheng)波(bo)，對應的聲(sheng)源稱為平(ping)面(mian)聲(sheng)源，其(qi)波(bo)陣面(mian)為相互平(ping)行(xing)的平(ping)面(mian)，如圖(tu) 2.2a 所示。
2. 球面聲波
波(bo)的振動從點聲(sheng)源處向四面(mian)八方傳播，稱為(wei)球(qiu)面(mian)聲(sheng)波(bo)其波(bo)陣(zhen)面(mian)為(wei)同(tong)心的球(qiu)面(mian)，如圖 2.2b 所示。
3. 柱面聲波
波陣面(mian)是(shi)同(tong)軸柱(zhu)面(mian)的聲波，如圖 2.2 c所示。
在超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)探傷的(de)實際應用中，換(huan)能器晶片多為(wei)圓(yuan)形(xing)(xing)或者方(fang)(fang)形(xing)(xing)。對于其中的(de)圓(yuan)盤形(xing)(xing)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源，通(tong)常認(ren)為(wei)所(suo)發出(chu)的(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)既不是(shi)單純(chun)的(de)平面(mian)(mian)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)，也不是(shi)單純(chun)的(de)球面(mian)(mian)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)，介(jie)于球面(mian)(mian)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)與(yu)平面(mian)(mian)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)之間，稱(cheng)為(wei)活塞波(bo)(bo)(bo)。活塞波(bo)(bo)(bo)在距(ju)離(li)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源面(mian)(mian)較近的(de)地方(fang)(fang)由于干(gan)涉(she)的(de)原因，波(bo)(bo)(bo)陣面(mian)(mian)較復雜，在距(ju)離(li)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源足夠遠(yuan)的(de)地方(fang)(fang)，計算時認(ren)為(wei)其波(bo)(bo)(bo)陣面(mian)(mian)類似于球面(mian)(mian)波(bo)(bo)(bo)。
二、按振動的持續時間分類
按振動(dong)的(de)持續時間，超聲波(bo)(bo)可分為連續波(bo)(bo)和脈沖波(bo)(bo)。
1. 連(lian)續波
介質各質點的持(chi)續(xu)振動(dong)時間(jian)為無窮的波，頻(pin)率一定，常(chang)用于穿透式超聲(sheng)探傷，波形如圖2-3 a所示
2. 脈(mo)沖(chong)波(bo)
波源(yuan)間(jian)歇性振(zhen)動(dong)，介質(zhi)各質(zhi)點(dian)的持(chi)續振(zhen)動(dong)時間(jian)有限的波，頻率為(wei)一個(ge)范圍，常用于反(fan)射法超聲探傷，波形如(ru)圖 2-3 b所示。
三、按超(chao)聲波(bo)(bo)的波(bo)(bo)形分類(lei)
根(gen)據波(bo)動傳播方向與質點(dian)振動方向間的(de)關系來(lai)分(fen)，有縱波(bo)、橫波(bo)、表面波(bo)、板(ban)波(bo)等。
1. 縱波
又稱壓(ya)縮波(bo)疏密波(bo)，介質(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)點的振動方向(xiang)與(yu)波(bo)的傳播(bo)方向(xiang)平行。常(chang)用(yong)符號L表示,如圖2-4所(suo)示。凡是能(neng)夠承受拉伸(shen)或(huo)壓(ya)縮變形的介質(zhi)(zhi)都能(neng)傳播(bo)縱波(bo)。顯然(ran)固體能(neng)夠傳播(bo)縱波(bo)。液體與(yu)氣體在壓(ya)力(li)作用(yong)下會發(fa)生體積變化，因(yin)此(ci)也可(ke)以(yi)傳播(bo)縱波(bo)。
2. 橫(heng)波
又稱剪切波(bo)、切變波(bo)，介質(zhi)質(zhi)點的(de)振動方(fang)向(xiang)與波(bo)的(de)傳(chuan)播(bo)方(fang)向(xiang)相(xiang)互垂(chui)直，常用(yong)符號S表示，如圖2-5所示。橫(heng)波(bo)傳(chuan)播(bo)時介質(zhi)質(zhi)點受到交(jiao)變的(de)剪切應力作用(yong)，介質(zhi)發生剪切變形，顯然(ran)只(zhi)有(you)固體(ti)(ti)才能承(cheng)受剪切應力，因此橫(heng)波(bo)只(zhi)能在固體(ti)(ti)介質(zhi)中(zhong)傳(chuan)播(bo)，無法在液體(ti)(ti)或(huo)者氣(qi)體(ti)(ti)中(zhong)傳(chuan)播(bo)。
3. 表面波
最早(zao)于1887年由瑞(rui)利(li)發現，又稱(cheng)瑞(rui)利(li)波(bo)(bo)(bo)，交(jiao)變的(de)(de)應力作用(yong)于介(jie)質(zhi)表面(mian)(mian)(mian)，產(chan)生沿介(jie)質(zhi)表面(mian)(mian)(mian)傳(chuan)播的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)，常用(yong)符號(hao)R表示，如(ru)圖 2-6所示。波(bo)(bo)(bo)在(zai)介(jie)質(zhi)表面(mian)(mian)(mian)傳(chuan)播時，質(zhi)點同(tong)時產(chan)生縱(zong)向(xiang)(xiang)振動和橫向(xiang)(xiang)振動，合(he)成繞其平衡位置振動的(de)(de)橢圓軌跡，橢圓長軸(zhou)垂直于波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)傳(chuan)播方(fang)向(xiang)(xiang)，短軸(zhou)平行(xing)于波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)傳(chuan)播方(fang)向(xiang)(xiang)，此時質(zhi)點所引起的(de)(de)振動只能在(zai)固體(ti)介(jie)質(zhi)表面(mian)(mian)(mian)進行(xing)，故表面(mian)(mian)(mian)波(bo)(bo)(bo)僅能在(zai)固定中傳(chuan)播。
4. 板波
由蘭(lan)姆于(yu)(yu)1916年首先從(cong)理(li)論上(shang)計算發(fa)現(xian)，又稱(cheng)(cheng)(cheng)蘭(lan)姆波(bo)(bo)。蘭(lan)固體中傳播(bo)。姆計算發(fa)現(xian)對(dui)(dui)于(yu)(yu)一(yi)個板(ban)(ban)厚(hou)與(yu)波(bo)(bo)長相(xiang)當(dang)的(de)(de)(de)薄(bo)板(ban)(ban)，當(dang)板(ban)(ban)厚(hou)、頻(pin)率(lv)和波(bo)(bo)速之間符(fu)合某一(yi)條(tiao)件時(shi)將產(chan)生另一(yi)種形(xing)式(shi)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)，即板(ban)(ban)波(bo)(bo)。在板(ban)(ban)波(bo)(bo)傳播(bo)過程中，介質(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)點(dian)的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)充(chong)滿(man)整個板(ban)(ban)厚(hou)，按板(ban)(ban)中振(zhen)動(dong)波(bo)(bo)節的(de)(de)(de)形(xing)式(shi)，又分為對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)（S）和非對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)（A）兩類。板(ban)(ban)波(bo)(bo)傳播(bo)時(shi)，質(zhi)(zhi)點(dian)的(de)(de)(de)運動(dong)軌跡類似表面波(bo)(bo)也是橢(tuo)圓(yuan)，其長軸與(yu)短軸的(de)(de)(de)比例取決于(yu)(yu)材料性質(zhi)(zhi)。在薄(bo)板(ban)(ban)介質(zhi)(zhi)中傳播(bo)時(shi)對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)板(ban)(ban)波(bo)(bo)特(te)點(dian)是薄(bo)板(ban)(ban)中心的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)做縱向(xiang)振(zhen)動(dong)（類似于(yu)(yu)縱波(bo)(bo)），上(shang)下表面的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)做橢(tuo)圓(yuan)運動(dong)，相(xiang)位(wei)(wei)相(xiang)反且(qie)對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)(cheng)于(yu)(yu)中心；非對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)板(ban)(ban)波(bo)(bo)特(te)點(dian)是薄(bo)板(ban)(ban)中心的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)做橫向(xiang)振(zhen)動(dong)（類似于(yu)(yu)橫波(bo)(bo)），上(shang)下表面的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)做橢(tuo)圓(yuan)運動(dong)，相(xiang)位(wei)(wei)相(xiang)同但不對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)(cheng)于(yu)(yu)中心。
除(chu)了上述(shu)四種主要的(de)應(ying)用(yong)(yong)波(bo)(bo)型外(wai)，現在已經應(ying)用(yong)(yong)發展的(de)還有(you)頭波(bo)(bo)和爬波(bo)(bo)等，特(te)別(bie)是爬波(bo)(bo)能夠以縱(zong)波(bo)(bo)的(de)速度在介(jie)質表(biao)面(mian)(mian)傳遞(di)，適合用(yong)(yong)于檢測(ce)表(biao)面(mian)(mian)特(te)別(bie)粗糙或(huo)者表(biao)面(mian)(mian)存在不(bu)銹鋼堆焊層等情況下的(de)近表(biao)面(mian)(mian)缺陷檢測(ce)。
