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)波陣面分類

   理(li)想聲波(bo)根據(ju)波(bo)陣面(mian)的形狀可以分為平面(mian)聲波(bo)、球面(mian)聲波(bo)和(he)柱面(mian)聲波(bo)。

  1. 平面聲波

    波(bo)的(de)(de)振動(dong)只在一個方向上(shang)傳播，則這種波(bo)稱(cheng)為平(ping)(ping)(ping)面聲波(bo)，對應的(de)(de)聲源稱(cheng)為平(ping)(ping)(ping)面聲源，其波(bo)陣(zhen)面為相互平(ping)(ping)(ping)行的(de)(de)平(ping)(ping)(ping)面，如圖 2.2a 所示。

  2. 球面(mian)聲波

    波(bo)的振動從點聲(sheng)源處向四面(mian)八方傳播，稱(cheng)為球面(mian)聲(sheng)波(bo)其波(bo)陣面(mian)為同心的球面(mian)，如圖 2.2b 所示。

  3. 柱(zhu)面聲(sheng)波

  波陣面(mian)是同軸柱面(mian)的聲波，如(ru)圖(tu) 2.2 c所示。

  在超聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)探傷的(de)(de)實際應(ying)用中(zhong)，換能(neng)器晶片多(duo)為圓(yuan)形(xing)或者(zhe)方形(xing)。對于(yu)(yu)其(qi)中(zhong)的(de)(de)圓(yuan)盤形(xing)聲(sheng)(sheng)(sheng)源，通常認為所發出的(de)(de)超聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)既(ji)不(bu)是(shi)(shi)單(dan)純(chun)的(de)(de)平(ping)面聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)，也不(bu)是(shi)(shi)單(dan)純(chun)的(de)(de)球面聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)，介于(yu)(yu)球面聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)與平(ping)面聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)之間，稱為活塞(sai)波(bo)。活塞(sai)波(bo)在距(ju)離(li)聲(sheng)(sheng)(sheng)源面較(jiao)近的(de)(de)地方由于(yu)(yu)干涉(she)的(de)(de)原(yuan)因，波(bo)陣面較(jiao)復雜(za)，在距(ju)離(li)聲(sheng)(sheng)(sheng)源足夠遠的(de)(de)地方，計算時認為其(qi)波(bo)陣面類似于(yu)(yu)球面波(bo)。

二(er)、按振動的持(chi)續時間分(fen)類

   按振(zhen)動的持續時(shi)間，超(chao)聲波可分為連續波和脈沖波。

  1. 連(lian)續波

   介質(zhi)各質(zhi)點的持續(xu)振動(dong)時間為無窮的波(bo)，頻(pin)率一定，常(chang)用于穿透式超(chao)聲(sheng)探傷，波(bo)形如圖2-3 a所示

  2. 脈沖波(bo)

   波(bo)(bo)源(yuan)間(jian)歇性(xing)振動，介質各質點的持續振動時(shi)間(jian)有限的波(bo)(bo)，頻率為一個范圍，常用于反(fan)射(she)法超聲(sheng)探(tan)傷(shang)，波(bo)(bo)形如圖 2-3 b所示。

三、按超聲波(bo)的(de)波(bo)形(xing)分類

  根(gen)據波(bo)動傳播方(fang)向與質點振動方(fang)向間的(de)關(guan)系來分，有縱波(bo)、橫波(bo)、表面波(bo)、板波(bo)等。

   1. 縱波

     又稱(cheng)壓縮波(bo)疏密(mi)波(bo)，介質質點的(de)(de)振動方向(xiang)與波(bo)的(de)(de)傳播方向(xiang)平行。常用(yong)符(fu)號L表示,如(ru)圖2-4所示。凡是能夠(gou)承(cheng)受拉伸或(huo)壓縮變形的(de)(de)介質都(dou)能傳播縱(zong)波(bo)。顯然固(gu)體能夠(gou)傳播縱(zong)波(bo)。液體與氣體在壓力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)會發(fa)生體積變化(hua)，因此也可(ke)以(yi)傳播縱(zong)波(bo)。

   2. 橫波

     又(you)稱剪切波(bo)(bo)(bo)(bo)、切變(bian)波(bo)(bo)(bo)(bo)，介質(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)點的(de)振動方向與波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播方向相互垂直，常用符號S表示，如圖2-5所示。橫(heng)波(bo)(bo)(bo)(bo)傳(chuan)(chuan)(chuan)播時介質(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)點受到交變(bian)的(de)剪切應(ying)力作用，介質(zhi)(zhi)發(fa)生(sheng)剪切變(bian)形，顯(xian)然(ran)只有固體才能承受剪切應(ying)力，因(yin)此橫(heng)波(bo)(bo)(bo)(bo)只能在(zai)固體介質(zhi)(zhi)中傳(chuan)(chuan)(chuan)播，無(wu)法在(zai)液體或者(zhe)氣體中傳(chuan)(chuan)(chuan)播。

   3. 表面(mian)波

     最早于1887年由瑞(rui)利發現，又稱(cheng)瑞(rui)利波(bo)，交變(bian)的應力作用于介質(zhi)表(biao)(biao)面，產生沿(yan)介質(zhi)表(biao)(biao)面傳(chuan)播(bo)(bo)的波(bo)，常用符號R表(biao)(biao)示，如圖 2-6所示。波(bo)在介質(zhi)表(biao)(biao)面傳(chuan)播(bo)(bo)時，質(zhi)點同時產生縱(zong)向(xiang)振(zhen)動(dong)和橫向(xiang)振(zhen)動(dong)，合成(cheng)繞其平衡(heng)位置振(zhen)動(dong)的橢圓(yuan)軌跡，橢圓(yuan)長軸垂直于波(bo)的傳(chuan)播(bo)(bo)方向(xiang)，短軸平行于波(bo)的傳(chuan)播(bo)(bo)方向(xiang)，此時質(zhi)點所引起(qi)的振(zhen)動(dong)只能在固(gu)體介質(zhi)表(biao)(biao)面進行，故表(biao)(biao)面波(bo)僅能在固(gu)定(ding)中傳(chuan)播(bo)(bo)。

   4. 板波

     由蘭(lan)姆于(yu)(yu)(yu)1916年首先從理論上計(ji)(ji)算(suan)發現(xian)，又稱(cheng)(cheng)蘭(lan)姆波(bo)(bo)(bo)(bo)。蘭(lan)固(gu)體中(zhong)(zhong)(zhong)傳播。姆計(ji)(ji)算(suan)發現(xian)對于(yu)(yu)(yu)一(yi)個(ge)板(ban)厚(hou)與(yu)波(bo)(bo)(bo)(bo)長相當(dang)的(de)(de)薄(bo)板(ban)，當(dang)板(ban)厚(hou)、頻率和(he)波(bo)(bo)(bo)(bo)速之間符合某(mou)一(yi)條(tiao)件(jian)時將產生(sheng)另(ling)一(yi)種形(xing)式的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)，即板(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)。在板(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)傳播過程中(zhong)(zhong)(zhong)，介質(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的(de)(de)振動(dong)(dong)(dong)充滿整個(ge)板(ban)厚(hou)，按板(ban)中(zhong)(zhong)(zhong)振動(dong)(dong)(dong)波(bo)(bo)(bo)(bo)節的(de)(de)形(xing)式，又分為對稱(cheng)(cheng)型(xing)（S）和(he)非對稱(cheng)(cheng)型(xing)（A）兩類(lei)。板(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)傳播時，質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的(de)(de)運動(dong)(dong)(dong)軌(gui)跡(ji)類(lei)似表(biao)面(mian)(mian)波(bo)(bo)(bo)(bo)也是橢(tuo)圓(yuan)(yuan)，其長軸與(yu)短(duan)軸的(de)(de)比例取決于(yu)(yu)(yu)材料性質(zhi)(zhi)(zhi)。在薄(bo)板(ban)介質(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)傳播時對稱(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)板(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)特點(dian)(dian)是薄(bo)板(ban)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做(zuo)(zuo)縱(zong)向振動(dong)(dong)(dong)（類(lei)似于(yu)(yu)(yu)縱(zong)波(bo)(bo)(bo)(bo)），上下表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做(zuo)(zuo)橢(tuo)圓(yuan)(yuan)運動(dong)(dong)(dong)，相位相反且對稱(cheng)(cheng)于(yu)(yu)(yu)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)；非對稱(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)板(ban)波(bo)(bo)(bo)(bo)特點(dian)(dian)是薄(bo)板(ban)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做(zuo)(zuo)橫(heng)向振動(dong)(dong)(dong)（類(lei)似于(yu)(yu)(yu)橫(heng)波(bo)(bo)(bo)(bo)），上下表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)做(zuo)(zuo)橢(tuo)圓(yuan)(yuan)運動(dong)(dong)(dong)，相位相同(tong)但不(bu)對稱(cheng)(cheng)于(yu)(yu)(yu)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)。

  除(chu)了(le)上述四種主要的(de)應用波(bo)型(xing)外，現在已經應用發展(zhan)的(de)還有頭(tou)波(bo)和(he)爬波(bo)等(deng)，特別是爬波(bo)能(neng)夠以(yi)縱波(bo)的(de)速度(du)在介質表(biao)面(mian)傳遞(di)，適合(he)用于檢(jian)測(ce)表(biao)面(mian)特別粗糙或(huo)者表(biao)面(mian)存在不銹(xiu)鋼堆焊層等(deng)情況下的(de)近表(biao)面(mian)缺陷檢(jian)測(ce)。