超聲波的波動特性主要(yao)有(you)以下幾點：

 1. 惠更斯(si)原理

  波(bo)源(yuan)的(de)(de)(de)振(zhen)動導致(zhi)波(bo)動，波(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)要靠質點(dian)(dian)間力的(de)(de)(de)作(zuo)用。假(jia)設(she)傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)媒(mei)介是連續(xu)的(de)(de)(de)，那么一(yi)(yi)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)振(zhen)動都(dou)會擾動周邊(bian)各(ge)個點(dian)(dian)，因此在波(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)過程中任一(yi)(yi)振(zhen)動點(dian)(dian)都(dou)被視(shi)為新的(de)(de)(de)波(bo)源(yuan)。荷蘭物理學家克里(li)斯(si)蒂(di)安·惠更斯(si)于1690年提出這(zhe)一(yi)(yi)理論，總結(jie)為：介質中波(bo)動傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)到的(de)(de)(de)各(ge)點(dian)(dian)都(dou)可以看作(zuo)發射子波(bo)的(de)(de)(de)波(bo)源(yuan)，在其后的(de)(de)(de)任一(yi)(yi)時(shi)刻，這(zhe)些子波(bo)的(de)(de)(de)包跡就決定了新的(de)(de)(de)波(bo)陣(zhen)(zhen)面(mian)。基(ji)于惠更斯(si)原(yuan)理，只(zhi)需某一(yi)(yi)時(shi)刻的(de)(de)(de)波(bo)陣(zhen)(zhen)面(mian)，就可以推算出波(bo)前的(de)(de)(de)幾何形狀(zhuang)以及(ji)波(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)方向。如圖(tu)(tu) 2-7為惠更斯(si)原(yuan)理示意圖(tu)(tu)。

 2. 波的衍射

  衍射(she)是指波(bo)繞過(guo)障(zhang)礙物的邊(bian)緣(yuan)面(mian)而(er)繼續向(xiang)前(qian)傳播的現(xian)象，如(ru)圖2-8所(suo)示。在波(bo)的傳播過(guo)程(cheng)中，當碰到(dao)與自身波(bo)長(chang)長(chang)度近(jin)似的障(zhang)礙時，能(neng)繞過(guo)其邊(bian)緣(yuan)，改變方向(xiang)繼續前(qian)進(jin)，所(suo)以又(you)稱波(bo)的繞射(she)。圖所(suo)示為水面(mian)上波(bo)遇到(dao)小(xiao)孔徑障(zhang)礙時的衍射(she)現(xian)象示意圖。

  波(bo)的(de)(de)衍(yan)射(she)與(yu)小(xiao)孔(kong)尺寸、波(bo)長大(da)小(xiao)有關，當(dang)小(xiao)孔(kong)的(de)(de)尺寸大(da)于(yu)波(bo)長時(shi)，反(fan)射(she)強，認(ren)為(wei)近乎全反(fan)射(she)。在波(bo)長大(da)于(yu)小(xiao)孔(kong)尺寸時(shi)，衍(yan)射(she)效(xiao)果(guo)清晰。在超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)探傷中(zhong)，如果(guo)缺陷(xian)(xian)尺寸過于(yu)微小(xiao)，遠低于(yu)波(bo)長，就(jiu)會因為(wei)衍(yan)射(she)導致反(fan)射(she)回波(bo)強度較弱，缺陷(xian)(xian)回波(bo)很低的(de)(de)情況，出現漏檢(jian)。因此通常認(ren)為(wei)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)探傷的(de)(de)靈敏度大(da)概為(wei)介質中(zhong)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)波(bo)長的(de)(de)1/2。波(bo)的(de)(de)衍(yan)射(she)對超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)探傷而(er)言，既有利又有弊。由(you)于(yu)波(bo)的(de)(de)衍(yan)射(she)，使超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)能夠繞過晶粒(li)繼續在介質中(zhong)前進(jin)，是(shi)(shi)有利于(yu)檢(jian)測的(de)(de)，但(dan)同時(shi)由(you)于(yu)衍(yan)射(she)，使得些小(xiao)缺陷(xian)(xian)回波(bo)不(bu)夠明(ming)顯，進(jin)而(er)導致漏檢(jian)，是(shi)(shi)不(bu)利于(yu)檢(jian)測的(de)(de)。

 3. 波的疊加

  當多個波(bo)在同(tong)一(yi)介質(zhi)(zhi)(zhi)中某處相(xiang)(xiang)遇(yu)時，此處的質(zhi)(zhi)(zhi)點振動情況是由(you)這(zhe)些(xie)波(bo)的相(xiang)(xiang)互(hu)疊(die)加(jia)，該質(zhi)(zhi)(zhi)點位移是這(zhe)些(xie)波(bo)位移的矢量(liang)和。而這(zhe)些(xie)波(bo)過后，繼(ji)續保(bao)持自身頻率、幅值、波(bo)長、傳(chuan)播(bo)方向(xiang)等性(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)繼(ji)續前進(jin)，這(zhe)就是波(bo)的疊(die)加(jia)性(xing)，又稱波(bo)的獨立性(xing)原理。比較(jiao)常(chang)見的一(yi)種是向(xiang)水中投(tou)入兩(liang)個或以(yi)上(shang)石子，就可以(yi)看到以(yi)石子為中心產生的圓(yuan)形水波(bo)在相(xiang)(xiang)遇(yu)處疊(die)加(jia)，相(xiang)(xiang)遇(yu)后仍按原來(lai)傳(chuan)播(bo)方向(xiang)保(bao)持原來(lai)特性(xing)繼(ji)續傳(chuan)播(bo)。

 4. 波(bo)的干涉

  多列(lie)波(bo)相(xiang)遇(yu)(yu)在空間中某處(chu)時(shi)，其(qi)疊加(jia)的(de)(de)情形(xing)是(shi)較(jiao)為復雜的(de)(de)，可以合成多波(bo)的(de)(de)干(gan)(gan)涉(she)種(zhong)形(xing)式的(de)(de)波(bo)動(dong)(dong)。最簡單的(de)(de)一種(zhong)疊加(jia)就是(shi)兩(liang)列(lie)頻率相(xiang)同(tong)，振(zhen)動(dong)(dong)方向(xiang)相(xiang)同(tong)，相(xiang)位(wei)差恒定(ding)的(de)(de)波(bo)相(xiang)遇(yu)(yu)時(shi)，介質中部分(fen)位(wei)置(zhi)的(de)(de)振(zhen)動(dong)(dong)相(xiang)互加(jia)強，而另一部分(fen)的(de)(de)振(zhen)動(dong)(dong)相(xiang)互減弱甚至歸零(ling)的(de)(de)現象叫作波(bo)的(de)(de)干(gan)(gan)涉(she)。相(xiang)干(gan)(gan)條件是(shi)同(tong)頻率、同(tong)振(zhen)動(dong)(dong)方向(xiang)、恒定(ding)相(xiang)位(wei)差，對應的(de)(de)波(bo)稱(cheng)為相(xiang)干(gan)(gan)波(bo)，對應的(de)(de)波(bo)源(yuan)稱(cheng)為相(xiang)干(gan)(gan)波(bo)源(yuan)。

 5. 駐波

  駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)是(shi)(shi)干(gan)涉現象的(de)(de)特例。在振(zhen)(zhen)幅相(xiang)(xiang)同的(de)(de)情(qing)況(kuang)下，兩列(lie)相(xiang)(xiang)干(gan)波(bo)(bo)(bo)(bo)在同一直(zhi)線上反向移動疊(die)加后(hou)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)，稱駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)腹(fu)和(he)波(bo)(bo)(bo)(bo)節位置總(zong)是(shi)(shi)固(gu)定不變(bian)的(de)(de)，其相(xiang)(xiang)位也不隨位置變(bian)化(hua)故駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)形是(shi)(shi)強(qiang)弱相(xiang)(xiang)間的(de)(de)，并且不會隨著時(shi)間變(bian)化(hua)，似乎(hu)永駐(zhu)(zhu)(zhu)不動，由此得名駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)中(zhong)相(xiang)(xiang)鄰波(bo)(bo)(bo)(bo)腹(fu)或波(bo)(bo)(bo)(bo)節的(de)(de)距(ju)離(li)為(wei)λ/2，相(xiang)(xiang)鄰波(bo)(bo)(bo)(bo)敗(bai)與波(bo)(bo)(bo)(bo)節的(de)(de)距(ju)離(li)為(wei)λ/4。當待(dai)測(ce)件(jian)厚度為(wei)超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)(bo)長的(de)(de)1/2或整數倍時(shi)，入(ru)射波(bo)(bo)(bo)(bo)與底面反射波(bo)(bo)(bo)(bo)同相(xiang)(xiang)，待(dai)測(ce)件(jian)內就會產生駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)，引(yin)起共振(zhen)(zhen)。基于駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)現象，研究人員設(she)計了共振(zhen)(zhen)式超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)(bo)測(ce)厚儀，利用測(ce)得的(de)(de)共振(zhen)(zhen)頻率來檢測(ce)各類(lei)材料的(de)(de)厚度。