超聲波的波動特性主要(yao)有以下(xia)幾(ji)點：

 1. 惠更斯原理

  波(bo)(bo)源的(de)(de)振動導致波(bo)(bo)動，波(bo)(bo)的(de)(de)傳播(bo)(bo)要靠質(zhi)點(dian)(dian)間(jian)力的(de)(de)作用。假(jia)設傳播(bo)(bo)媒介是連(lian)續(xu)的(de)(de)，那么一(yi)點(dian)(dian)的(de)(de)振動都(dou)會擾動周邊各(ge)個點(dian)(dian)，因此在(zai)波(bo)(bo)的(de)(de)傳播(bo)(bo)過程(cheng)中任一(yi)振動點(dian)(dian)都(dou)被視為(wei)新的(de)(de)波(bo)(bo)源。荷蘭物理學家克里斯蒂安(an)·惠(hui)更(geng)斯于1690年提出(chu)這一(yi)理論(lun)，總(zong)結為(wei)：介質(zhi)中波(bo)(bo)動傳播(bo)(bo)到的(de)(de)各(ge)點(dian)(dian)都(dou)可以(yi)(yi)看作發射(she)子(zi)波(bo)(bo)的(de)(de)波(bo)(bo)源，在(zai)其(qi)后(hou)的(de)(de)任一(yi)時(shi)刻，這些子(zi)波(bo)(bo)的(de)(de)包(bao)跡就(jiu)決定了新的(de)(de)波(bo)(bo)陣面(mian)。基于惠(hui)更(geng)斯原理，只需某一(yi)時(shi)刻的(de)(de)波(bo)(bo)陣面(mian)，就(jiu)可以(yi)(yi)推(tui)算出(chu)波(bo)(bo)前(qian)的(de)(de)幾何形狀以(yi)(yi)及波(bo)(bo)的(de)(de)傳播(bo)(bo)方向。如圖(tu) 2-7為(wei)惠(hui)更(geng)斯原理示意圖(tu)。

 2. 波的衍(yan)射

  衍(yan)射是指波(bo)繞(rao)過(guo)障(zhang)礙物的邊(bian)緣(yuan)面(mian)而(er)繼續向前傳播(bo)的現(xian)象，如圖2-8所示(shi)。在波(bo)的傳播(bo)過(guo)程中，當碰到與自身波(bo)長長度近似的障(zhang)礙時(shi)，能(neng)繞(rao)過(guo)其(qi)邊(bian)緣(yuan)，改變方(fang)向繼續前進(jin)，所以又稱(cheng)波(bo)的繞(rao)射。圖所示(shi)為水面(mian)上波(bo)遇到小(xiao)孔(kong)徑障(zhang)礙時(shi)的衍(yan)射現(xian)象示(shi)意圖。

  波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)衍(yan)射(she)(she)(she)(she)與小(xiao)孔尺寸、波(bo)(bo)(bo)(bo)長大(da)小(xiao)有關(guan)，當小(xiao)孔的(de)(de)(de)尺寸大(da)于(yu)波(bo)(bo)(bo)(bo)長時(shi)，反(fan)射(she)(she)(she)(she)強(qiang)，認為近乎全反(fan)射(she)(she)(she)(she)。在波(bo)(bo)(bo)(bo)長大(da)于(yu)小(xiao)孔尺寸時(shi)，衍(yan)射(she)(she)(she)(she)效(xiao)果清(qing)晰(xi)。在超聲(sheng)探(tan)傷中(zhong)(zhong)，如果缺陷尺寸過于(yu)微(wei)小(xiao)，遠低于(yu)波(bo)(bo)(bo)(bo)長，就會因(yin)為衍(yan)射(she)(she)(she)(she)導致反(fan)射(she)(she)(she)(she)回波(bo)(bo)(bo)(bo)強(qiang)度較(jiao)弱(ruo)，缺陷回波(bo)(bo)(bo)(bo)很低的(de)(de)(de)情況(kuang)，出現漏檢(jian)(jian)。因(yin)此(ci)通常認為超聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)探(tan)傷的(de)(de)(de)靈敏度大(da)概為介質(zhi)中(zhong)(zhong)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)波(bo)(bo)(bo)(bo)長的(de)(de)(de)1/2。波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)衍(yan)射(she)(she)(she)(she)對超聲(sheng)探(tan)傷而(er)言(yan)，既有利又有弊。由于(yu)波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)衍(yan)射(she)(she)(she)(she)，使超聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)能夠繞(rao)過晶(jing)粒繼續在介質(zhi)中(zhong)(zhong)前(qian)進，是有利于(yu)檢(jian)(jian)測的(de)(de)(de)，但同時(shi)由于(yu)衍(yan)射(she)(she)(she)(she)，使得些小(xiao)缺陷回波(bo)(bo)(bo)(bo)不夠明顯，進而(er)導致漏檢(jian)(jian)，是不利于(yu)檢(jian)(jian)測的(de)(de)(de)。

 3. 波(bo)的疊加(jia)

  當多個波(bo)(bo)在同一(yi)介質中(zhong)某處(chu)(chu)相(xiang)遇(yu)時(shi)，此處(chu)(chu)的(de)質點振動情況是(shi)由這(zhe)(zhe)些波(bo)(bo)的(de)相(xiang)互疊加(jia)，該(gai)質點位移是(shi)這(zhe)(zhe)些波(bo)(bo)位移的(de)矢量和(he)。而這(zhe)(zhe)些波(bo)(bo)過(guo)后，繼續(xu)保持自身頻(pin)率、幅值、波(bo)(bo)長、傳播(bo)方(fang)向(xiang)等性質繼續(xu)前進，這(zhe)(zhe)就是(shi)波(bo)(bo)的(de)疊加(jia)性，又稱波(bo)(bo)的(de)獨立(li)性原(yuan)理。比較常見的(de)一(yi)種是(shi)向(xiang)水(shui)中(zhong)投入(ru)兩(liang)個或以(yi)(yi)上石子，就可以(yi)(yi)看到以(yi)(yi)石子為(wei)中(zhong)心產生(sheng)的(de)圓(yuan)形水(shui)波(bo)(bo)在相(xiang)遇(yu)處(chu)(chu)疊加(jia)，相(xiang)遇(yu)后仍(reng)按原(yuan)來(lai)傳播(bo)方(fang)向(xiang)保持原(yuan)來(lai)特性繼續(xu)傳播(bo)。

 4. 波的干涉(she)

  多列(lie)波相(xiang)(xiang)遇(yu)在空(kong)間中(zhong)某處時(shi)，其疊加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)情形是(shi)較為(wei)復雜的(de)(de)(de)(de)(de)，可以合成多波的(de)(de)(de)(de)(de)干(gan)涉(she)種(zhong)形式的(de)(de)(de)(de)(de)波動。最簡單的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)疊加(jia)就是(shi)兩(liang)列(lie)頻(pin)率相(xiang)(xiang)同(tong)，振(zhen)動方向(xiang)相(xiang)(xiang)同(tong)，相(xiang)(xiang)位(wei)差恒定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)波相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，介質中(zhong)部(bu)分位(wei)置的(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)動相(xiang)(xiang)互(hu)加(jia)強(qiang)，而另一(yi)部(bu)分的(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)動相(xiang)(xiang)互(hu)減(jian)弱甚至歸零的(de)(de)(de)(de)(de)現象叫(jiao)作波的(de)(de)(de)(de)(de)干(gan)涉(she)。相(xiang)(xiang)干(gan)條(tiao)件是(shi)同(tong)頻(pin)率、同(tong)振(zhen)動方向(xiang)、恒定(ding)相(xiang)(xiang)位(wei)差，對應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)波稱為(wei)相(xiang)(xiang)干(gan)波，對應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)波源(yuan)稱為(wei)相(xiang)(xiang)干(gan)波源(yuan)。

 5. 駐(zhu)波(bo)

  駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)是干涉現象的(de)特例。在振(zhen)幅相(xiang)(xiang)同的(de)情況(kuang)下，兩列相(xiang)(xiang)干波(bo)(bo)(bo)(bo)在同一直線上反向移動(dong)疊加(jia)后(hou)的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)，稱駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)腹和波(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)位置(zhi)總(zong)是固定不變(bian)(bian)的(de)，其相(xiang)(xiang)位也不隨位置(zhi)變(bian)(bian)化故(gu)駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)形是強(qiang)弱相(xiang)(xiang)間的(de)，并且(qie)不會(hui)隨著時間變(bian)(bian)化，似(si)乎(hu)永駐(zhu)(zhu)不動(dong)，由此得名駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)中(zhong)相(xiang)(xiang)鄰(lin)波(bo)(bo)(bo)(bo)腹或(huo)波(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)的(de)距離為(wei)λ/2，相(xiang)(xiang)鄰(lin)波(bo)(bo)(bo)(bo)敗與(yu)波(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)的(de)距離為(wei)λ/4。當待測(ce)件(jian)厚度(du)為(wei)超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)(bo)長的(de)1/2或(huo)整數倍時，入射波(bo)(bo)(bo)(bo)與(yu)底面反射波(bo)(bo)(bo)(bo)同相(xiang)(xiang)，待測(ce)件(jian)內(nei)就(jiu)會(hui)產生駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)，引起共振(zhen)。基于駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)現象，研究人(ren)員設計了共振(zhen)式超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)(bo)測(ce)厚儀(yi)，利用測(ce)得的(de)共振(zhen)頻(pin)率來檢測(ce)各類(lei)材料的(de)厚度(du)。