超聲波(bo)的波(bo)動特性(xing)主要有以下幾點(dian)：

 1. 惠更斯原理

  波(bo)(bo)(bo)(bo)源(yuan)的(de)(de)振動(dong)(dong)導致(zhi)波(bo)(bo)(bo)(bo)動(dong)(dong)，波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)播要靠質點(dian)間力的(de)(de)作(zuo)用(yong)。假設傳(chuan)(chuan)播媒介是連(lian)續的(de)(de)，那(nei)么一(yi)點(dian)的(de)(de)振動(dong)(dong)都(dou)會擾(rao)動(dong)(dong)周邊各個點(dian)，因此(ci)在波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)播過程中任(ren)一(yi)振動(dong)(dong)點(dian)都(dou)被視為新的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)源(yuan)。荷蘭物理(li)(li)學家克里(li)斯(si)(si)蒂安·惠更斯(si)(si)于1690年提出這一(yi)理(li)(li)論，總結為：介質中波(bo)(bo)(bo)(bo)動(dong)(dong)傳(chuan)(chuan)播到的(de)(de)各點(dian)都(dou)可以(yi)(yi)看作(zuo)發射子波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)源(yuan)，在其后的(de)(de)任(ren)一(yi)時(shi)刻，這些(xie)子波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)包(bao)跡(ji)就(jiu)決定了新的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)陣面(mian)。基于惠更斯(si)(si)原理(li)(li)，只需某(mou)一(yi)時(shi)刻的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)陣面(mian)，就(jiu)可以(yi)(yi)推算(suan)出波(bo)(bo)(bo)(bo)前的(de)(de)幾何形狀以(yi)(yi)及波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)播方向。如圖 2-7為惠更斯(si)(si)原理(li)(li)示意圖。

 2. 波的衍射

  衍射是指波(bo)繞過(guo)(guo)障礙(ai)物(wu)的(de)邊(bian)緣(yuan)面(mian)(mian)而繼續向前傳(chuan)播的(de)現象，如圖2-8所示(shi)。在波(bo)的(de)傳(chuan)播過(guo)(guo)程中，當(dang)碰到(dao)與自身波(bo)長長度近似的(de)障礙(ai)時，能(neng)繞過(guo)(guo)其邊(bian)緣(yuan)，改(gai)變方向繼續前進，所以又稱(cheng)波(bo)的(de)繞射。圖所示(shi)為水面(mian)(mian)上波(bo)遇到(dao)小孔徑障礙(ai)時的(de)衍射現象示(shi)意圖。

  波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)衍(yan)射(she)與小(xiao)(xiao)(xiao)孔尺寸、波(bo)(bo)(bo)長(chang)大(da)小(xiao)(xiao)(xiao)有(you)關，當小(xiao)(xiao)(xiao)孔的(de)(de)尺寸大(da)于波(bo)(bo)(bo)長(chang)時(shi)，反(fan)射(she)強，認(ren)為近乎全反(fan)射(she)。在(zai)(zai)波(bo)(bo)(bo)長(chang)大(da)于小(xiao)(xiao)(xiao)孔尺寸時(shi)，衍(yan)射(she)效果清晰。在(zai)(zai)超(chao)聲探(tan)傷(shang)中(zhong)，如果缺(que)(que)陷(xian)尺寸過(guo)于微小(xiao)(xiao)(xiao)，遠低(di)于波(bo)(bo)(bo)長(chang)，就會因(yin)為衍(yan)射(she)導致反(fan)射(she)回波(bo)(bo)(bo)強度(du)較弱(ruo)，缺(que)(que)陷(xian)回波(bo)(bo)(bo)很(hen)低(di)的(de)(de)情況(kuang)，出現漏檢(jian)。因(yin)此通常認(ren)為超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)探(tan)傷(shang)的(de)(de)靈敏度(du)大(da)概為介質中(zhong)聲波(bo)(bo)(bo)波(bo)(bo)(bo)長(chang)的(de)(de)1/2。波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)衍(yan)射(she)對超(chao)聲探(tan)傷(shang)而言，既(ji)有(you)利又有(you)弊(bi)。由于波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)衍(yan)射(she)，使(shi)(shi)超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)能夠繞過(guo)晶(jing)粒(li)繼(ji)續在(zai)(zai)介質中(zhong)前進，是有(you)利于檢(jian)測(ce)的(de)(de)，但同時(shi)由于衍(yan)射(she)，使(shi)(shi)得(de)些小(xiao)(xiao)(xiao)缺(que)(que)陷(xian)回波(bo)(bo)(bo)不夠明顯，進而導致漏檢(jian)，是不利于檢(jian)測(ce)的(de)(de)。

 3. 波的疊(die)加

  當多個波(bo)(bo)(bo)在同(tong)一(yi)介(jie)質中(zhong)某處(chu)相遇時(shi)，此處(chu)的(de)質點振動情況是(shi)(shi)(shi)由這些(xie)波(bo)(bo)(bo)的(de)相互疊(die)加(jia)，該質點位移是(shi)(shi)(shi)這些(xie)波(bo)(bo)(bo)位移的(de)矢(shi)量和。而這些(xie)波(bo)(bo)(bo)過后(hou)，繼(ji)續保(bao)持自身頻率、幅值、波(bo)(bo)(bo)長、傳播(bo)方向(xiang)等(deng)性質繼(ji)續前進，這就(jiu)是(shi)(shi)(shi)波(bo)(bo)(bo)的(de)疊(die)加(jia)性，又(you)稱(cheng)波(bo)(bo)(bo)的(de)獨(du)立性原(yuan)(yuan)理。比較(jiao)常(chang)見的(de)一(yi)種是(shi)(shi)(shi)向(xiang)水中(zhong)投入(ru)兩個或以上石子(zi)，就(jiu)可以看到以石子(zi)為中(zhong)心產生的(de)圓形水波(bo)(bo)(bo)在相遇處(chu)疊(die)加(jia)，相遇后(hou)仍按原(yuan)(yuan)來傳播(bo)方向(xiang)保(bao)持原(yuan)(yuan)來特性繼(ji)續傳播(bo)。

 4. 波(bo)的干涉

  多列波(bo)(bo)相(xiang)(xiang)(xiang)遇在空(kong)間中(zhong)某(mou)處時，其(qi)疊(die)加的(de)(de)(de)情(qing)形是較為(wei)(wei)復雜(za)的(de)(de)(de)，可以合成多波(bo)(bo)的(de)(de)(de)干(gan)(gan)(gan)(gan)涉種(zhong)形式的(de)(de)(de)波(bo)(bo)動(dong)(dong)。最簡單的(de)(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)疊(die)加就是兩列頻(pin)率相(xiang)(xiang)(xiang)同，振動(dong)(dong)方(fang)(fang)向相(xiang)(xiang)(xiang)同，相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)差恒(heng)定的(de)(de)(de)波(bo)(bo)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時，介質(zhi)中(zhong)部分位(wei)置(zhi)的(de)(de)(de)振動(dong)(dong)相(xiang)(xiang)(xiang)互加強，而(er)另一(yi)(yi)部分的(de)(de)(de)振動(dong)(dong)相(xiang)(xiang)(xiang)互減弱甚至歸零的(de)(de)(de)現象叫(jiao)作波(bo)(bo)的(de)(de)(de)干(gan)(gan)(gan)(gan)涉。相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)(gan)(gan)(gan)條件是同頻(pin)率、同振動(dong)(dong)方(fang)(fang)向、恒(heng)定相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)差，對應的(de)(de)(de)波(bo)(bo)稱(cheng)(cheng)為(wei)(wei)相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)(gan)(gan)(gan)波(bo)(bo)，對應的(de)(de)(de)波(bo)(bo)源稱(cheng)(cheng)為(wei)(wei)相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)(gan)(gan)(gan)波(bo)(bo)源。

 5. 駐波

  駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)是干(gan)涉現(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)特例。在振(zhen)幅相(xiang)(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)情況下，兩(liang)列相(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)在同一(yi)直線(xian)上反向移動疊加(jia)后的(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，稱駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)腹和波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)(jie)位(wei)置(zhi)總是固(gu)定不變的(de)(de)(de)，其相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)也不隨位(wei)置(zhi)變化(hua)故駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)形是強(qiang)弱相(xiang)(xiang)(xiang)間的(de)(de)(de)，并且不會隨著時(shi)間變化(hua)，似乎永駐(zhu)(zhu)不動，由此得(de)名駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)中相(xiang)(xiang)(xiang)鄰波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)腹或波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)(jie)的(de)(de)(de)距(ju)離(li)(li)為(wei)λ/2，相(xiang)(xiang)(xiang)鄰波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)敗與(yu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)(jie)的(de)(de)(de)距(ju)離(li)(li)為(wei)λ/4。當待測(ce)(ce)件(jian)厚度(du)為(wei)超聲波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長的(de)(de)(de)1/2或整數(shu)倍時(shi)，入(ru)射波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)與(yu)底面反射波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)同相(xiang)(xiang)(xiang)，待測(ce)(ce)件(jian)內就(jiu)會產生(sheng)駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，引起共(gong)振(zhen)。基于駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)現(xian)象(xiang)，研(yan)究人員設計了共(gong)振(zhen)式超聲波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)測(ce)(ce)厚儀，利用測(ce)(ce)得(de)的(de)(de)(de)共(gong)振(zhen)頻率來檢測(ce)(ce)各類(lei)材料(liao)的(de)(de)(de)厚度(du)。