超聲波的波動特性(xing)主(zhu)要有以下幾(ji)點：

 1. 惠(hui)更斯原理

  波(bo)(bo)(bo)(bo)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)導致波(bo)(bo)(bo)(bo)動(dong)，波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)要(yao)靠質點(dian)間(jian)力的(de)(de)(de)(de)作用。假設傳(chuan)(chuan)播(bo)媒介是連(lian)續的(de)(de)(de)(de)，那么一點(dian)的(de)(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)都(dou)(dou)會擾動(dong)周邊各個點(dian)，因此在波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)過程(cheng)中(zhong)任(ren)一振(zhen)動(dong)點(dian)都(dou)(dou)被視為新的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)源(yuan)。荷蘭物理(li)學(xue)家克里斯蒂(di)安·惠(hui)更(geng)斯于(yu)1690年提出這一理(li)論，總結為：介質中(zhong)波(bo)(bo)(bo)(bo)動(dong)傳(chuan)(chuan)播(bo)到的(de)(de)(de)(de)各點(dian)都(dou)(dou)可以(yi)看作發射(she)子波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)源(yuan)，在其后的(de)(de)(de)(de)任(ren)一時(shi)刻(ke)，這些子波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)包跡就決定了新的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)陣面(mian)。基于(yu)惠(hui)更(geng)斯原理(li)，只(zhi)需(xu)某(mou)一時(shi)刻(ke)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)陣面(mian)，就可以(yi)推算出波(bo)(bo)(bo)(bo)前(qian)的(de)(de)(de)(de)幾何形狀(zhuang)以(yi)及波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)方向。如圖 2-7為惠(hui)更(geng)斯原理(li)示(shi)意圖。

 2. 波的衍射

  衍射是指波繞(rao)過障(zhang)礙物的(de)邊(bian)緣(yuan)(yuan)面而(er)繼(ji)續向(xiang)前傳(chuan)播的(de)現象(xiang)，如(ru)圖(tu)2-8所(suo)示(shi)。在波的(de)傳(chuan)播過程(cheng)中，當碰到(dao)與(yu)自身波長(chang)長(chang)度近似的(de)障(zhang)礙時(shi)，能繞(rao)過其(qi)邊(bian)緣(yuan)(yuan)，改變(bian)方(fang)向(xiang)繼(ji)續前進，所(suo)以又稱波的(de)繞(rao)射。圖(tu)所(suo)示(shi)為水(shui)面上波遇(yu)到(dao)小孔徑障(zhang)礙時(shi)的(de)衍射現象(xiang)示(shi)意圖(tu)。

  波(bo)(bo)的(de)(de)(de)衍射(she)與(yu)小(xiao)孔尺寸(cun)、波(bo)(bo)長(chang)(chang)大(da)小(xiao)有(you)關(guan)，當小(xiao)孔的(de)(de)(de)尺寸(cun)大(da)于(yu)(yu)波(bo)(bo)長(chang)(chang)時，反(fan)射(she)強(qiang)，認為(wei)近(jin)乎全反(fan)射(she)。在(zai)波(bo)(bo)長(chang)(chang)大(da)于(yu)(yu)小(xiao)孔尺寸(cun)時，衍射(she)效果清晰。在(zai)超(chao)聲(sheng)探(tan)傷中(zhong)(zhong)，如(ru)果缺陷(xian)尺寸(cun)過于(yu)(yu)微小(xiao)，遠低(di)(di)于(yu)(yu)波(bo)(bo)長(chang)(chang)，就會因(yin)為(wei)衍射(she)導(dao)致反(fan)射(she)回(hui)波(bo)(bo)強(qiang)度較弱，缺陷(xian)回(hui)波(bo)(bo)很低(di)(di)的(de)(de)(de)情況，出現漏(lou)檢。因(yin)此通常認為(wei)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)探(tan)傷的(de)(de)(de)靈敏度大(da)概為(wei)介質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)聲(sheng)波(bo)(bo)波(bo)(bo)長(chang)(chang)的(de)(de)(de)1/2。波(bo)(bo)的(de)(de)(de)衍射(she)對超(chao)聲(sheng)探(tan)傷而言，既(ji)有(you)利又(you)有(you)弊(bi)。由(you)于(yu)(yu)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)衍射(she)，使(shi)(shi)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)能(neng)夠(gou)繞過晶粒繼續在(zai)介質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)前進，是有(you)利于(yu)(yu)檢測(ce)的(de)(de)(de)，但(dan)同時由(you)于(yu)(yu)衍射(she)，使(shi)(shi)得(de)些小(xiao)缺陷(xian)回(hui)波(bo)(bo)不夠(gou)明顯，進而導(dao)致漏(lou)檢，是不利于(yu)(yu)檢測(ce)的(de)(de)(de)。

 3. 波的疊(die)加

  當(dang)多個波在(zai)(zai)同一介質中(zhong)某處相(xiang)遇(yu)時，此處的(de)(de)質點(dian)振動(dong)情況是由這(zhe)(zhe)些(xie)波的(de)(de)相(xiang)互(hu)疊加(jia)，該質點(dian)位(wei)移是這(zhe)(zhe)些(xie)波位(wei)移的(de)(de)矢(shi)量和。而這(zhe)(zhe)些(xie)波過后，繼續保持(chi)自(zi)身頻率、幅值(zhi)、波長(chang)、傳播方向等性(xing)質繼續前進(jin)，這(zhe)(zhe)就(jiu)是波的(de)(de)疊加(jia)性(xing)，又稱波的(de)(de)獨(du)立性(xing)原(yuan)理。比較(jiao)常見(jian)的(de)(de)一種(zhong)是向水中(zhong)投入兩個或以(yi)上石(shi)子(zi)，就(jiu)可(ke)以(yi)看(kan)到以(yi)石(shi)子(zi)為中(zhong)心產生的(de)(de)圓形水波在(zai)(zai)相(xiang)遇(yu)處疊加(jia)，相(xiang)遇(yu)后仍按原(yuan)來傳播方向保持(chi)原(yuan)來特性(xing)繼續傳播。

 4. 波(bo)的干涉

  多(duo)列波(bo)(bo)相(xiang)(xiang)遇(yu)在空間中某處(chu)時，其疊(die)加的(de)(de)情形是(shi)較為(wei)復(fu)雜的(de)(de)，可以合(he)成(cheng)多(duo)波(bo)(bo)的(de)(de)干(gan)涉種(zhong)形式的(de)(de)波(bo)(bo)動。最簡(jian)單的(de)(de)一種(zhong)疊(die)加就是(shi)兩列頻(pin)率相(xiang)(xiang)同(tong)，振(zhen)動方向相(xiang)(xiang)同(tong)，相(xiang)(xiang)位(wei)差(cha)恒定(ding)的(de)(de)波(bo)(bo)相(xiang)(xiang)遇(yu)時，介質(zhi)中部分位(wei)置(zhi)的(de)(de)振(zhen)動相(xiang)(xiang)互(hu)加強(qiang)，而另一部分的(de)(de)振(zhen)動相(xiang)(xiang)互(hu)減弱甚(shen)至(zhi)歸零的(de)(de)現象(xiang)叫作波(bo)(bo)的(de)(de)干(gan)涉。相(xiang)(xiang)干(gan)條件是(shi)同(tong)頻(pin)率、同(tong)振(zhen)動方向、恒定(ding)相(xiang)(xiang)位(wei)差(cha)，對(dui)應(ying)的(de)(de)波(bo)(bo)稱(cheng)為(wei)相(xiang)(xiang)干(gan)波(bo)(bo)，對(dui)應(ying)的(de)(de)波(bo)(bo)源稱(cheng)為(wei)相(xiang)(xiang)干(gan)波(bo)(bo)源。

 5. 駐波

  駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)是(shi)干(gan)(gan)涉(she)現(xian)象的特(te)例。在振幅相同(tong)的情況下，兩列相干(gan)(gan)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)在同(tong)一直(zhi)線上反(fan)向(xiang)移(yi)動疊加后的波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，稱(cheng)駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)腹和波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)位置總(zong)是(shi)固定(ding)不(bu)(bu)變的，其相位也不(bu)(bu)隨位置變化(hua)故駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)形是(shi)強弱相間的，并(bing)且不(bu)(bu)會隨著時(shi)間變化(hua)，似乎永駐(zhu)(zhu)不(bu)(bu)動，由此得名駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)中相鄰波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)腹或波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)的距離(li)為(wei)(wei)(wei)λ/2，相鄰波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)敗與波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)的距離(li)為(wei)(wei)(wei)λ/4。當(dang)待測(ce)件(jian)厚(hou)度為(wei)(wei)(wei)超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長的1/2或整數倍時(shi)，入射波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)與底面反(fan)射波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)同(tong)相，待測(ce)件(jian)內(nei)就會產生駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，引起共振。基于駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)現(xian)象，研究(jiu)人員(yuan)設計了共振式超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)測(ce)厚(hou)儀，利用測(ce)得的共振頻率來(lai)檢測(ce)各類材料的厚(hou)度。