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(mian)分類
理想聲波(bo)(bo)根據(ju)波(bo)(bo)陣面的(de)形狀(zhuang)可以分為平面聲波(bo)(bo)、球(qiu)面聲波(bo)(bo)和柱(zhu)面聲波(bo)(bo)。
1. 平面聲波
波的(de)振動只(zhi)在一個方(fang)向(xiang)上傳(chuan)播，則這(zhe)種波稱為(wei)平面聲波，對應的(de)聲源(yuan)稱為(wei)平面聲源(yuan)，其波陣面為(wei)相(xiang)互平行(xing)的(de)平面，如圖 2.2a 所示。
2. 球面聲波(bo)
波(bo)的振動從點聲源處向四面(mian)八方(fang)傳播(bo)，稱為(wei)球面(mian)聲波(bo)其波(bo)陣面(mian)為(wei)同心的球面(mian)，如圖 2.2b 所(suo)示。
3. 柱面聲波
波陣面是同軸(zhou)柱面的聲波，如圖 2.2 c所示。
在(zai)(zai)超聲波(bo)(bo)探傷的(de)實際應用中，換能器(qi)晶片多為(wei)圓形或者(zhe)方形。對于其中的(de)圓盤形聲源(yuan)，通常認(ren)為(wei)所發出的(de)超聲波(bo)(bo)既(ji)不是(shi)(shi)單純的(de)平(ping)面聲波(bo)(bo)，也不是(shi)(shi)單純的(de)球(qiu)面聲波(bo)(bo)，介于球(qiu)面聲波(bo)(bo)與平(ping)面聲波(bo)(bo)之間，稱為(wei)活塞波(bo)(bo)。活塞波(bo)(bo)在(zai)(zai)距離聲源(yuan)面較近的(de)地方由于干涉的(de)原因，波(bo)(bo)陣面較復(fu)雜，在(zai)(zai)距離聲源(yuan)足(zu)夠(gou)遠的(de)地方，計算(suan)時認(ren)為(wei)其波(bo)(bo)陣面類(lei)似于球(qiu)面波(bo)(bo)。
二、按振動的持續時間分(fen)類(lei)
按振動的持續時間，超聲(sheng)波(bo)可分為連續波(bo)和脈沖波(bo)。
1. 連續(xu)波(bo)
介質(zhi)各質(zhi)點(dian)的(de)(de)持續振動時間為(wei)無窮的(de)(de)波(bo)，頻率一定，常用于(yu)穿透式超聲探傷，波(bo)形(xing)如圖2-3 a所(suo)示
2. 脈沖波
波源間歇性(xing)振(zhen)動，介質各質點的(de)持(chi)續振(zhen)動時間有限的(de)波，頻率(lv)為一個范圍，常用于(yu)反(fan)射(she)法超聲探(tan)傷，波形如(ru)圖 2-3 b所示。
三(san)、按(an)超聲波的波形分類(lei)
根據波(bo)(bo)動(dong)(dong)傳(chuan)播(bo)方向與質點振(zhen)動(dong)(dong)方向間的關系來分，有縱(zong)波(bo)(bo)、橫波(bo)(bo)、表面波(bo)(bo)、板波(bo)(bo)等。
1. 縱波
又(you)稱(cheng)壓(ya)縮(suo)(suo)波(bo)疏密波(bo)，介質質點(dian)的(de)振動方向與(yu)(yu)波(bo)的(de)傳播(bo)方向平行。常(chang)用符號L表示,如圖(tu)2-4所示。凡是能夠承受拉(la)伸或壓(ya)縮(suo)(suo)變(bian)形的(de)介質都能傳播(bo)縱波(bo)。顯然固體能夠傳播(bo)縱波(bo)。液體與(yu)(yu)氣體在壓(ya)力作用下會發生體積變(bian)化，因此(ci)也可以傳播(bo)縱波(bo)。
2. 橫波
又稱(cheng)剪(jian)切(qie)(qie)波(bo)(bo)、切(qie)(qie)變波(bo)(bo)，介質(zhi)質(zhi)點的振動方向(xiang)與波(bo)(bo)的傳播方向(xiang)相互垂直，常用符(fu)號S表示，如圖2-5所示。橫波(bo)(bo)傳播時(shi)介質(zhi)質(zhi)點受(shou)到(dao)交變的剪(jian)切(qie)(qie)應力作用，介質(zhi)發生剪(jian)切(qie)(qie)變形(xing)，顯(xian)然(ran)只(zhi)有固體(ti)才能承(cheng)受(shou)剪(jian)切(qie)(qie)應力，因此橫波(bo)(bo)只(zhi)能在固體(ti)介質(zhi)中(zhong)傳播，無(wu)法在液(ye)體(ti)或者氣體(ti)中(zhong)傳播。
3. 表面波
最早于(yu)1887年(nian)由瑞利發(fa)現(xian)，又稱瑞利波(bo)，交變的應力作用于(yu)介(jie)質(zhi)表面(mian)(mian)，產生沿介(jie)質(zhi)表面(mian)(mian)傳(chuan)播的波(bo)，常用符號(hao)R表示，如圖 2-6所示。波(bo)在介(jie)質(zhi)表面(mian)(mian)傳(chuan)播時(shi)，質(zhi)點(dian)同(tong)時(shi)產生縱向(xiang)振(zhen)(zhen)動(dong)和(he)橫向(xiang)振(zhen)(zhen)動(dong)，合成繞(rao)其平(ping)衡位置(zhi)振(zhen)(zhen)動(dong)的橢圓軌跡，橢圓長軸垂直(zhi)于(yu)波(bo)的傳(chuan)播方向(xiang)，短軸平(ping)行于(yu)波(bo)的傳(chuan)播方向(xiang)，此時(shi)質(zhi)點(dian)所引起的振(zhen)(zhen)動(dong)只能(neng)在固(gu)體介(jie)質(zhi)表面(mian)(mian)進行，故表面(mian)(mian)波(bo)僅能(neng)在固(gu)定中傳(chuan)播。
4. 板波(bo)
由蘭姆于(yu)1916年(nian)首先從(cong)理(li)論(lun)上(shang)計(ji)算(suan)發現，又稱(cheng)(cheng)蘭姆波。蘭固體中(zhong)(zhong)傳(chuan)(chuan)播。姆計(ji)算(suan)發現對(dui)(dui)(dui)于(yu)一個板(ban)(ban)(ban)厚與(yu)(yu)波長(chang)相當(dang)的(de)(de)薄(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)，當(dang)板(ban)(ban)(ban)厚、頻率和(he)(he)波速之(zhi)間符合(he)某一條件時將產生另(ling)一種形(xing)式的(de)(de)波，即板(ban)(ban)(ban)波。在(zai)(zai)板(ban)(ban)(ban)波傳(chuan)(chuan)播過程中(zhong)(zhong)，介質(zhi)質(zhi)點(dian)(dian)的(de)(de)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)充滿整個板(ban)(ban)(ban)厚，按板(ban)(ban)(ban)中(zhong)(zhong)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)波節的(de)(de)形(xing)式，又分為對(dui)(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)型(xing)（S）和(he)(he)非對(dui)(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)型(xing)（A）兩類(lei)。板(ban)(ban)(ban)波傳(chuan)(chuan)播時，質(zhi)點(dian)(dian)的(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)軌(gui)跡類(lei)似(si)表面波也是(shi)橢圓(yuan)(yuan)，其長(chang)軸與(yu)(yu)短軸的(de)(de)比例(li)取(qu)決于(yu)材料性(xing)質(zhi)。在(zai)(zai)薄(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)介質(zhi)中(zhong)(zhong)傳(chuan)(chuan)播時對(dui)(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)板(ban)(ban)(ban)波特(te)點(dian)(dian)是(shi)薄(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)質(zhi)點(dian)(dian)做縱(zong)向(xiang)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)（類(lei)似(si)于(yu)縱(zong)波），上(shang)下表面的(de)(de)質(zhi)點(dian)(dian)做橢圓(yuan)(yuan)運(yun)動(dong)(dong)，相位相反且對(dui)(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)于(yu)中(zhong)(zhong)心(xin)；非對(dui)(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)板(ban)(ban)(ban)波特(te)點(dian)(dian)是(shi)薄(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)質(zhi)點(dian)(dian)做橫向(xiang)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)（類(lei)似(si)于(yu)橫波），上(shang)下表面的(de)(de)質(zhi)點(dian)(dian)做橢圓(yuan)(yuan)運(yun)動(dong)(dong)，相位相同但不對(dui)(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)于(yu)中(zhong)(zhong)心(xin)。
除了上述四種主要的應用波(bo)(bo)型(xing)外，現(xian)在(zai)已(yi)經應用發(fa)展(zhan)的還有(you)頭波(bo)(bo)和(he)爬波(bo)(bo)等，特別是爬波(bo)(bo)能夠(gou)以(yi)縱波(bo)(bo)的速度在(zai)介質表(biao)(biao)面傳遞，適合(he)用于檢測表(biao)(biao)面特別粗糙或(huo)者表(biao)(biao)面存(cun)在(zai)不銹鋼堆(dui)焊層等情況(kuang)下的近(jin)表(biao)(biao)面缺陷檢測。
