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、按(an)波(bo)陣面(mian)分類(lei)
理想聲波(bo)根據波(bo)陣面(mian)的形狀可以分(fen)為平面(mian)聲波(bo)、球面(mian)聲波(bo)和柱面(mian)聲波(bo)。
1. 平面聲波
波的(de)振動只在一個方(fang)向(xiang)上傳播(bo)，則這種波稱為(wei)平(ping)面(mian)聲(sheng)波，對應的(de)聲(sheng)源(yuan)稱為(wei)平(ping)面(mian)聲(sheng)源(yuan)，其波陣面(mian)為(wei)相互平(ping)行的(de)平(ping)面(mian)，如圖 2.2a 所示。
2. 球面聲(sheng)波
波的(de)振動(dong)從(cong)點聲(sheng)源處(chu)向四面(mian)(mian)八方傳播(bo)，稱為(wei)球(qiu)面(mian)(mian)聲(sheng)波其波陣面(mian)(mian)為(wei)同心的(de)球(qiu)面(mian)(mian)，如圖 2.2b 所示。
3. 柱面聲波
波陣面(mian)(mian)是同(tong)軸柱面(mian)(mian)的聲波，如圖 2.2 c所(suo)示。
在(zai)(zai)超聲(sheng)(sheng)波(bo)探傷的(de)實際應用中，換能器晶片多(duo)為圓形或者方(fang)形。對于(yu)(yu)其中的(de)圓盤形聲(sheng)(sheng)源，通常認為所(suo)發出的(de)超聲(sheng)(sheng)波(bo)既不是(shi)單(dan)純(chun)的(de)平面(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)，也不是(shi)單(dan)純(chun)的(de)球(qiu)面(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)，介于(yu)(yu)球(qiu)面(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)與(yu)平面(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)之(zhi)間，稱為活塞波(bo)。活塞波(bo)在(zai)(zai)距離聲(sheng)(sheng)源面(mian)較近的(de)地方(fang)由(you)于(yu)(yu)干涉(she)的(de)原因，波(bo)陣(zhen)面(mian)較復(fu)雜(za)，在(zai)(zai)距離聲(sheng)(sheng)源足夠遠的(de)地方(fang)，計算(suan)時(shi)認為其波(bo)陣(zhen)面(mian)類似(si)于(yu)(yu)球(qiu)面(mian)波(bo)。
二、按振動的持續時間分類
按振動的持續時間，超聲波(bo)可分為連續波(bo)和脈(mo)沖波(bo)。
1. 連續波
介質(zhi)各質(zhi)點的持續振動時間為無(wu)窮的波(bo)，頻(pin)率(lv)一定(ding)，常用于穿(chuan)透(tou)式超(chao)聲探傷，波(bo)形如圖2-3 a所示(shi)
2. 脈沖波
波(bo)源間歇(xie)性(xing)振(zhen)動(dong)，介質各質點的持續振(zhen)動(dong)時間有限的波(bo)，頻(pin)率(lv)為一個范圍，常用于反射(she)法超聲探傷，波(bo)形如(ru)圖 2-3 b所示。
三、按超聲波(bo)的波(bo)形分類
根據波(bo)動傳播方向與質點振動方向間(jian)的關(guan)系來(lai)分，有縱(zong)波(bo)、橫(heng)波(bo)、表(biao)面波(bo)、板(ban)波(bo)等。
1. 縱波
又(you)稱壓縮波(bo)疏密(mi)波(bo)，介質質點的(de)振動方向(xiang)(xiang)與波(bo)的(de)傳(chuan)播(bo)方向(xiang)(xiang)平行。常用符號L表示,如(ru)圖(tu)2-4所示。凡是能夠承(cheng)受拉伸或壓縮變形的(de)介質都能傳(chuan)播(bo)縱(zong)波(bo)。顯然固體能夠傳(chuan)播(bo)縱(zong)波(bo)。液(ye)體與氣體在壓力作(zuo)用下會發生(sheng)體積(ji)變化，因此也(ye)可以傳(chuan)播(bo)縱(zong)波(bo)。
2. 橫波
又稱剪切(qie)波(bo)、切(qie)變(bian)波(bo)，介(jie)質(zhi)質(zhi)點(dian)的振(zhen)動方向與(yu)波(bo)的傳(chuan)播(bo)方向相互(hu)垂直，常用符號S表示(shi)，如圖2-5所示(shi)。橫波(bo)傳(chuan)播(bo)時介(jie)質(zhi)質(zhi)點(dian)受到交變(bian)的剪切(qie)應(ying)力(li)(li)作用，介(jie)質(zhi)發生剪切(qie)變(bian)形，顯然(ran)只(zhi)有(you)固(gu)體才能承(cheng)受剪切(qie)應(ying)力(li)(li)，因此(ci)橫波(bo)只(zhi)能在固(gu)體介(jie)質(zhi)中傳(chuan)播(bo)，無法在液體或者氣體中傳(chuan)播(bo)。
3. 表面波
最早于(yu)1887年由瑞利發現，又稱瑞利波(bo)(bo)(bo)，交變(bian)的(de)應力作用(yong)于(yu)介(jie)質(zhi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)，產生沿介(jie)質(zhi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)的(de)波(bo)(bo)(bo)，常(chang)用(yong)符號R表(biao)示，如圖 2-6所(suo)示。波(bo)(bo)(bo)在(zai)介(jie)質(zhi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)時(shi)，質(zhi)點(dian)同時(shi)產生縱向振(zhen)動(dong)和橫(heng)向振(zhen)動(dong)，合成繞其(qi)平衡位置振(zhen)動(dong)的(de)橢(tuo)圓軌跡(ji)，橢(tuo)圓長(chang)軸垂直于(yu)波(bo)(bo)(bo)的(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)方(fang)向，短軸平行于(yu)波(bo)(bo)(bo)的(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)方(fang)向，此時(shi)質(zhi)點(dian)所(suo)引起的(de)振(zhen)動(dong)只能(neng)在(zai)固體介(jie)質(zhi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)進(jin)行，故表(biao)面(mian)(mian)(mian)波(bo)(bo)(bo)僅能(neng)在(zai)固定中傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)。
4. 板波
由蘭姆于(yu)1916年首先從理(li)論上(shang)計算發(fa)現，又稱(cheng)(cheng)(cheng)蘭姆波(bo)(bo)。蘭固體中(zhong)傳(chuan)播(bo)(bo)(bo)。姆計算發(fa)現對(dui)(dui)于(yu)一(yi)(yi)個(ge)板厚(hou)與(yu)波(bo)(bo)長相(xiang)(xiang)當的(de)(de)(de)薄板，當板厚(hou)、頻率和波(bo)(bo)速之(zhi)間(jian)符(fu)合某一(yi)(yi)條(tiao)件時(shi)將產(chan)生另一(yi)(yi)種(zhong)形(xing)式的(de)(de)(de)波(bo)(bo)，即(ji)板波(bo)(bo)。在(zai)板波(bo)(bo)傳(chuan)播(bo)(bo)(bo)過程中(zhong)，介質(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)振(zhen)動充滿整(zheng)個(ge)板厚(hou)，按板中(zhong)振(zhen)動波(bo)(bo)節的(de)(de)(de)形(xing)式，又分(fen)為對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)（S）和非(fei)對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)（A）兩類。板波(bo)(bo)傳(chuan)播(bo)(bo)(bo)時(shi)，質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)運(yun)動軌跡類似(si)(si)表面波(bo)(bo)也是(shi)橢圓(yuan)，其長軸與(yu)短軸的(de)(de)(de)比例取決于(yu)材料性質(zhi)(zhi)。在(zai)薄板介質(zhi)(zhi)中(zhong)傳(chuan)播(bo)(bo)(bo)時(shi)對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)板波(bo)(bo)特點(dian)(dian)(dian)(dian)是(shi)薄板中(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)(dian)(dian)做(zuo)縱向振(zhen)動（類似(si)(si)于(yu)縱波(bo)(bo)），上(shang)下表面的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)(dian)(dian)做(zuo)橢圓(yuan)運(yun)動，相(xiang)(xiang)位相(xiang)(xiang)反(fan)且對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)(cheng)于(yu)中(zhong)心(xin)；非(fei)對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)板波(bo)(bo)特點(dian)(dian)(dian)(dian)是(shi)薄板中(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)(dian)(dian)做(zuo)橫向振(zhen)動（類似(si)(si)于(yu)橫波(bo)(bo)），上(shang)下表面的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)(dian)(dian)(dian)做(zuo)橢圓(yuan)運(yun)動，相(xiang)(xiang)位相(xiang)(xiang)同但(dan)不對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)(cheng)于(yu)中(zhong)心(xin)。
除了上述四種主要的(de)(de)應用(yong)波(bo)(bo)型(xing)外，現在(zai)已(yi)經應用(yong)發展(zhan)的(de)(de)還有(you)頭波(bo)(bo)和爬(pa)波(bo)(bo)等，特(te)別是爬(pa)波(bo)(bo)能夠以縱波(bo)(bo)的(de)(de)速度(du)在(zai)介質表面傳(chuan)遞，適合用(yong)于檢測表面特(te)別粗糙或者表面存在(zai)不銹鋼堆焊層等情況(kuang)下的(de)(de)近表面缺陷檢測。
