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(an)波陣(zhen)面(mian)分類
理想聲波(bo)根據波(bo)陣面(mian)的(de)形狀可以分(fen)為平面(mian)聲波(bo)、球面(mian)聲波(bo)和柱(zhu)面(mian)聲波(bo)。
1. 平(ping)面聲波
波的振動只在(zai)一個方向上傳播，則這(zhe)種波稱為(wei)平面聲波，對(dui)應的聲源(yuan)稱為(wei)平面聲源(yuan)，其波陣面為(wei)相互平行的平面，如圖 2.2a 所示。
2. 球面聲(sheng)波
波的振動從點聲源處向四(si)面(mian)(mian)八方傳播，稱為球面(mian)(mian)聲波其波陣面(mian)(mian)為同心(xin)的球面(mian)(mian)，如圖 2.2b 所示。
3. 柱面聲波
波陣面是同軸柱面的聲波，如(ru)圖 2.2 c所示(shi)。
在超聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)探傷的實(shi)際應用中，換(huan)能器晶片(pian)多(duo)為(wei)圓(yuan)形或者方(fang)(fang)形。對于(yu)其(qi)中的圓(yuan)盤形聲(sheng)源(yuan)，通常認(ren)為(wei)所發出的超聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)既(ji)不是單純的平(ping)面(mian)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)，也不是單純的球面(mian)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)，介于(yu)球面(mian)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)與平(ping)面(mian)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)之間，稱為(wei)活(huo)塞波(bo)(bo)(bo)。活(huo)塞波(bo)(bo)(bo)在距(ju)(ju)離聲(sheng)源(yuan)面(mian)較近的地方(fang)(fang)由于(yu)干涉的原(yuan)因，波(bo)(bo)(bo)陣面(mian)較復(fu)雜，在距(ju)(ju)離聲(sheng)源(yuan)足夠遠的地方(fang)(fang)，計(ji)算時認(ren)為(wei)其(qi)波(bo)(bo)(bo)陣面(mian)類似(si)于(yu)球面(mian)波(bo)(bo)(bo)。
二、按振動的持續(xu)時間分類
按(an)振動的持續時間(jian)，超聲(sheng)波(bo)可分為連續波(bo)和脈沖波(bo)。
1. 連(lian)續波
介質(zhi)各質(zhi)點的(de)持續振動時間為無窮的(de)波，頻率一定，常用于穿透式超聲(sheng)探傷(shang)，波形(xing)如(ru)圖2-3 a所示
2. 脈沖波
波(bo)源間歇性(xing)振動(dong)，介質各質點的持續振動(dong)時間有限(xian)的波(bo)，頻率為一個范(fan)圍，常用于反(fan)射法(fa)超(chao)聲探傷，波(bo)形如(ru)圖 2-3 b所示。
三、按(an)超聲(sheng)波的(de)波形(xing)分類
根據(ju)波(bo)動傳播方(fang)(fang)向(xiang)與質點振動方(fang)(fang)向(xiang)間的關系來分，有縱波(bo)、橫波(bo)、表面(mian)波(bo)、板波(bo)等(deng)。
1. 縱波
又稱壓縮(suo)波(bo)疏密波(bo)，介質(zhi)質(zhi)點的振動方向(xiang)(xiang)與波(bo)的傳(chuan)(chuan)播方向(xiang)(xiang)平行。常(chang)用(yong)(yong)符號L表示,如圖2-4所示。凡是能(neng)(neng)夠承受拉(la)伸或(huo)壓縮(suo)變形的介質(zhi)都能(neng)(neng)傳(chuan)(chuan)播縱波(bo)。顯然固體能(neng)(neng)夠傳(chuan)(chuan)播縱波(bo)。液體與氣體在壓力作用(yong)(yong)下(xia)會(hui)發生(sheng)體積變化，因此也可以傳(chuan)(chuan)播縱波(bo)。
2. 橫波
又稱剪切(qie)(qie)(qie)波(bo)、切(qie)(qie)(qie)變波(bo)，介(jie)質(zhi)質(zhi)點的(de)振動方向與(yu)波(bo)的(de)傳播(bo)(bo)方向相(xiang)互垂直，常用(yong)符號S表示(shi)，如(ru)圖(tu)2-5所示(shi)。橫波(bo)傳播(bo)(bo)時介(jie)質(zhi)質(zhi)點受(shou)到交變的(de)剪切(qie)(qie)(qie)應力作用(yong)，介(jie)質(zhi)發(fa)生剪切(qie)(qie)(qie)變形(xing)，顯然(ran)只(zhi)有(you)固(gu)體才(cai)能(neng)承受(shou)剪切(qie)(qie)(qie)應力，因此(ci)橫波(bo)只(zhi)能(neng)在(zai)固(gu)體介(jie)質(zhi)中傳播(bo)(bo)，無法在(zai)液體或者氣體中傳播(bo)(bo)。
3. 表面(mian)波
最早(zao)于(yu)1887年由瑞利(li)發現，又稱瑞利(li)波(bo)，交變的(de)(de)應(ying)力作用(yong)于(yu)介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)表(biao)面(mian)(mian)，產生沿介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)表(biao)面(mian)(mian)傳(chuan)(chuan)(chuan)播的(de)(de)波(bo)，常用(yong)符(fu)號R表(biao)示，如(ru)圖(tu) 2-6所示。波(bo)在(zai)介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)表(biao)面(mian)(mian)傳(chuan)(chuan)(chuan)播時，質(zhi)(zhi)(zhi)點同時產生縱向(xiang)(xiang)振動和橫向(xiang)(xiang)振動，合成(cheng)繞其平(ping)衡位(wei)置振動的(de)(de)橢圓軌跡(ji)，橢圓長軸垂直于(yu)波(bo)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播方向(xiang)(xiang)，短軸平(ping)行(xing)于(yu)波(bo)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播方向(xiang)(xiang)，此時質(zhi)(zhi)(zhi)點所引起的(de)(de)振動只(zhi)能在(zai)固(gu)(gu)體(ti)介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)表(biao)面(mian)(mian)進行(xing)，故表(biao)面(mian)(mian)波(bo)僅能在(zai)固(gu)(gu)定中傳(chuan)(chuan)(chuan)播。
4. 板波
由蘭(lan)姆于(yu)(yu)(yu)1916年首(shou)先從理論(lun)上(shang)計算發現，又(you)稱(cheng)(cheng)蘭(lan)姆波(bo)(bo)。蘭(lan)固體中傳(chuan)播(bo)。姆計算發現對于(yu)(yu)(yu)一(yi)個板(ban)厚(hou)與(yu)波(bo)(bo)長(chang)相(xiang)當的(de)(de)(de)(de)薄板(ban)，當板(ban)厚(hou)、頻率和波(bo)(bo)速之間符(fu)合(he)某一(yi)條件時(shi)將產(chan)生(sheng)另(ling)一(yi)種(zhong)形(xing)式的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)，即(ji)板(ban)波(bo)(bo)。在板(ban)波(bo)(bo)傳(chuan)播(bo)過(guo)程中，介質(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)振動(dong)(dong)充滿(man)整(zheng)個板(ban)厚(hou)，按(an)板(ban)中振動(dong)(dong)波(bo)(bo)節(jie)的(de)(de)(de)(de)形(xing)式，又(you)分為對稱(cheng)(cheng)型（S）和非(fei)對稱(cheng)(cheng)型（A）兩類(lei)(lei)。板(ban)波(bo)(bo)傳(chuan)播(bo)時(shi)，質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)運動(dong)(dong)軌跡類(lei)(lei)似(si)表(biao)面(mian)波(bo)(bo)也是橢(tuo)圓，其長(chang)軸(zhou)與(yu)短軸(zhou)的(de)(de)(de)(de)比例取決(jue)于(yu)(yu)(yu)材料性質(zhi)(zhi)。在薄板(ban)介質(zhi)(zhi)中傳(chuan)播(bo)時(shi)對稱(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)(de)板(ban)波(bo)(bo)特(te)點(dian)(dian)是薄板(ban)中心(xin)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做縱(zong)向振動(dong)(dong)（類(lei)(lei)似(si)于(yu)(yu)(yu)縱(zong)波(bo)(bo)），上(shang)下表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做橢(tuo)圓運動(dong)(dong)，相(xiang)位相(xiang)反且(qie)對稱(cheng)(cheng)于(yu)(yu)(yu)中心(xin)；非(fei)對稱(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)(de)板(ban)波(bo)(bo)特(te)點(dian)(dian)是薄板(ban)中心(xin)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做橫向振動(dong)(dong)（類(lei)(lei)似(si)于(yu)(yu)(yu)橫波(bo)(bo)），上(shang)下表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做橢(tuo)圓運動(dong)(dong)，相(xiang)位相(xiang)同但不對稱(cheng)(cheng)于(yu)(yu)(yu)中心(xin)。
除了上述四種主要(yao)的應(ying)用波型外(wai)，現在(zai)已經應(ying)用發展的還(huan)有(you)頭波和爬(pa)波等，特別是爬(pa)波能夠以縱(zong)波的速(su)度在(zai)介質表面傳遞，適(shi)合用于檢測(ce)表面特別粗糙或者表面存(cun)在(zai)不銹鋼堆焊(han)層等情況下(xia)的近表面缺陷檢測(ce)。
