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)、按波陣面分類(lei)
理(li)想聲(sheng)波(bo)根據波(bo)陣面(mian)的形狀(zhuang)可以(yi)分為平面(mian)聲(sheng)波(bo)、球面(mian)聲(sheng)波(bo)和柱面(mian)聲(sheng)波(bo)。
1. 平面聲(sheng)波
波的振動只在一個方向上傳播，則這種波稱為平(ping)面(mian)(mian)聲波，對應(ying)的聲源稱為平(ping)面(mian)(mian)聲源，其波陣面(mian)(mian)為相互(hu)平(ping)行的平(ping)面(mian)(mian)，如圖(tu) 2.2a 所示(shi)。
2. 球面聲波(bo)
波(bo)的振(zhen)動從點(dian)聲源(yuan)處向四(si)面(mian)八(ba)方傳播，稱為(wei)球面(mian)聲波(bo)其波(bo)陣(zhen)面(mian)為(wei)同(tong)心(xin)的球面(mian)，如圖(tu) 2.2b 所示。
3. 柱面(mian)聲波
波陣面是(shi)同軸柱面的聲波，如圖 2.2 c所示。
在(zai)(zai)超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)探傷(shang)的(de)(de)實(shi)際應用中，換能(neng)器晶片多(duo)為(wei)圓形(xing)或者方形(xing)。對于(yu)(yu)其中的(de)(de)圓盤形(xing)聲(sheng)(sheng)源(yuan)，通常(chang)認(ren)為(wei)所發出的(de)(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)既不是單純的(de)(de)平(ping)面(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)，也不是單純的(de)(de)球(qiu)面(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)，介(jie)于(yu)(yu)球(qiu)面(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)與平(ping)面(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)之間(jian)，稱為(wei)活塞波(bo)(bo)。活塞波(bo)(bo)在(zai)(zai)距(ju)離聲(sheng)(sheng)源(yuan)面(mian)較近的(de)(de)地方由于(yu)(yu)干涉的(de)(de)原因，波(bo)(bo)陣面(mian)較復雜，在(zai)(zai)距(ju)離聲(sheng)(sheng)源(yuan)足夠遠的(de)(de)地方，計(ji)算時(shi)認(ren)為(wei)其波(bo)(bo)陣面(mian)類似于(yu)(yu)球(qiu)面(mian)波(bo)(bo)。
二、按振動的持(chi)續時間分類
按振動的持續時(shi)間，超聲波(bo)(bo)可分(fen)為(wei)連續波(bo)(bo)和(he)脈沖波(bo)(bo)。
1. 連續(xu)波
介(jie)質各質點的(de)持續振動(dong)時(shi)間(jian)為(wei)無窮(qiong)的(de)波(bo)，頻(pin)率一定(ding)，常用(yong)于穿透式超聲探傷(shang)，波(bo)形如圖2-3 a所示
2. 脈沖波
波(bo)源間(jian)歇(xie)性振動(dong)，介質各質點的持續振動(dong)時間(jian)有限的波(bo)，頻(pin)率為一個范圍，常用于反射法超聲(sheng)探傷，波(bo)形如圖 2-3 b所示(shi)。
三、按超(chao)聲波的波形分類
根據波(bo)動(dong)傳(chuan)播方向(xiang)與質點振動(dong)方向(xiang)間的關系來分，有縱波(bo)、橫(heng)波(bo)、表面波(bo)、板波(bo)等。
1. 縱(zong)波
又稱壓(ya)(ya)縮波(bo)疏密波(bo)，介(jie)質(zhi)質(zhi)點的振動方向與波(bo)的傳播(bo)方向平(ping)行。常用(yong)符號L表示,如圖2-4所示。凡是(shi)能(neng)夠承(cheng)受拉伸(shen)或(huo)壓(ya)(ya)縮變形的介(jie)質(zhi)都能(neng)傳播(bo)縱波(bo)。顯然固體(ti)能(neng)夠傳播(bo)縱波(bo)。液(ye)體(ti)與氣體(ti)在壓(ya)(ya)力作(zuo)用(yong)下(xia)會發(fa)生體(ti)積變化(hua)，因此也可以傳播(bo)縱波(bo)。
2. 橫波
又稱剪(jian)切(qie)(qie)波、切(qie)(qie)變波，介質(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)點(dian)的振動(dong)方向(xiang)與波的傳播(bo)方向(xiang)相互垂直，常用(yong)符號S表(biao)示，如(ru)圖2-5所示。橫波傳播(bo)時介質(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)點(dian)受到(dao)交變的剪(jian)切(qie)(qie)應力作用(yong)，介質(zhi)(zhi)發(fa)生剪(jian)切(qie)(qie)變形，顯然只有固(gu)體(ti)才能(neng)承受剪(jian)切(qie)(qie)應力，因(yin)此橫波只能(neng)在固(gu)體(ti)介質(zhi)(zhi)中傳播(bo)，無法在液體(ti)或者(zhe)氣體(ti)中傳播(bo)。
3. 表(biao)面波
最(zui)早于1887年由瑞利發(fa)現，又稱(cheng)瑞利波，交變的(de)(de)應力作用于介質表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)，產生沿介質表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)傳播(bo)(bo)的(de)(de)波，常用符號R表(biao)(biao)(biao)(biao)示，如圖 2-6所(suo)示。波在(zai)(zai)介質表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)傳播(bo)(bo)時，質點同時產生縱(zong)向振(zhen)(zhen)動和橫(heng)向振(zhen)(zhen)動，合成繞其平衡位置(zhi)振(zhen)(zhen)動的(de)(de)橢圓軌跡(ji)，橢圓長軸(zhou)垂直(zhi)于波的(de)(de)傳播(bo)(bo)方向，短軸(zhou)平行于波的(de)(de)傳播(bo)(bo)方向，此時質點所(suo)引起的(de)(de)振(zhen)(zhen)動只(zhi)能在(zai)(zai)固體(ti)介質表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)進行，故表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)波僅(jin)能在(zai)(zai)固定中傳播(bo)(bo)。
4. 板波
由(you)蘭(lan)姆(mu)于(yu)1916年首先從(cong)理論上(shang)(shang)計算發現(xian)，又(you)稱(cheng)蘭(lan)姆(mu)波(bo)(bo)。蘭(lan)固體中(zhong)(zhong)傳播(bo)。姆(mu)計算發現(xian)對(dui)于(yu)一(yi)個(ge)板(ban)(ban)(ban)厚(hou)與(yu)波(bo)(bo)長相當的(de)(de)(de)(de)(de)薄(bo)板(ban)(ban)(ban)，當板(ban)(ban)(ban)厚(hou)、頻率和波(bo)(bo)速之間符合(he)某一(yi)條件時將(jiang)產生另一(yi)種形式的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)，即板(ban)(ban)(ban)波(bo)(bo)。在板(ban)(ban)(ban)波(bo)(bo)傳播(bo)過程中(zhong)(zhong)，介質(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)點(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)充滿整個(ge)板(ban)(ban)(ban)厚(hou)，按板(ban)(ban)(ban)中(zhong)(zhong)振(zhen)動(dong)波(bo)(bo)節的(de)(de)(de)(de)(de)形式，又(you)分為(wei)對(dui)稱(cheng)型(xing)(xing)（S）和非對(dui)稱(cheng)型(xing)(xing)（A）兩類。板(ban)(ban)(ban)波(bo)(bo)傳播(bo)時，質(zhi)(zhi)點(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)運動(dong)軌跡類似表(biao)面(mian)波(bo)(bo)也(ye)是(shi)橢圓，其長軸(zhou)與(yu)短軸(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)比例取(qu)決于(yu)材料性質(zhi)(zhi)。在薄(bo)板(ban)(ban)(ban)介質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)傳播(bo)時對(dui)稱(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)板(ban)(ban)(ban)波(bo)(bo)特點(dian)是(shi)薄(bo)板(ban)(ban)(ban)中(zhong)(zhong)心的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)做縱向振(zhen)動(dong)（類似于(yu)縱波(bo)(bo)），上(shang)(shang)下表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)做橢圓運動(dong)，相位相反且對(dui)稱(cheng)于(yu)中(zhong)(zhong)心；非對(dui)稱(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)板(ban)(ban)(ban)波(bo)(bo)特點(dian)是(shi)薄(bo)板(ban)(ban)(ban)中(zhong)(zhong)心的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)做橫向振(zhen)動(dong)（類似于(yu)橫波(bo)(bo)），上(shang)(shang)下表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)點(dian)做橢圓運動(dong)，相位相同(tong)但不對(dui)稱(cheng)于(yu)中(zhong)(zhong)心。
除了上述四種(zhong)主要的應用波型外，現(xian)在(zai)已經應用發展的還有頭波和爬波等(deng)，特(te)別是爬波能夠以縱波的速度在(zai)介質表(biao)面傳(chuan)遞，適合用于檢測表(biao)面特(te)別粗(cu)糙或者表(biao)面存在(zai)不銹鋼堆焊層等(deng)情(qing)況下(xia)的近(jin)表(biao)面缺陷檢測。
