超聲波是由機(jī)械振動(dòng)引起、在介質(zhì)中沿一定方向傳播的一種機(jī)械波針對(duì)超聲波自身特性和在各類常見介質(zhì)中傳播時(shí)的特點(diǎn)進(jìn)行基本把握，有助于我們正確應(yīng)用超聲探傷技術(shù)、解決實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中的各種問(wèn)題。在超聲探傷中，常常涉及部分幾何聲學(xué)的反射、折射定律及波型轉(zhuǎn)換，以及物理聲學(xué)中波的疊加、干涉和衍射等規(guī)律或概念。

一、按波陣面分類

   理想聲波根據(jù)波陣面的形狀可以分為平面聲波、球面聲波和柱面聲波。

  1. 平面聲波

    波的振動(dòng)只在一個(gè)方向上傳播，則這種波稱為平面聲波，對(duì)應(yīng)的聲源稱為平面聲源，其波陣面為相互平行的平面，如圖 2.2a 所示。

  2. 球面聲波

    波的振動(dòng)從點(diǎn)聲源處向四面八方傳播，稱為球面聲波其波陣面為同心的球面，如圖 2.2b 所示。

  3. 柱面聲波

  波陣面是同軸柱面的聲波，如圖 2.2 c所示。

  在超聲波探傷的實(shí)際應(yīng)用中，換能器晶片多為圓形或者方形。對(duì)于其中的圓盤形聲源，通常認(rèn)為所發(fā)出的超聲波既不是單純的平面聲波，也不是單純的球面聲波，介于球面聲波與平面聲波之間，稱為活塞波。活塞波在距離聲源面較近的地方由于干涉的原因，波陣面較復(fù)雜，在距離聲源足夠遠(yuǎn)的地方，計(jì)算時(shí)認(rèn)為其波陣面類似于球面波。

二、按振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間分類

   按振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間，超聲波可分為連續(xù)波和脈沖波。

  1. 連續(xù)波

   介質(zhì)各質(zhì)點(diǎn)的持續(xù)振動(dòng)時(shí)間為無(wú)窮的波，頻率一定，常用于穿透式超聲探傷，波形如圖2-3 a所示

  2. 脈沖波

   波源間歇性振動(dòng)，介質(zhì)各質(zhì)點(diǎn)的持續(xù)振動(dòng)時(shí)間有限的波，頻率為一個(gè)范圍，常用于反射法超聲探傷，波形如圖 2-3 b所示。

三、按超聲波的波形分類

  根據(jù)波動(dòng)傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向間的關(guān)系來(lái)分，有縱波、橫波、表面波、板波等。

   1. 縱波

     又稱壓縮波疏密波，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向平行。常用符號(hào)L表示,如圖2-4所示。凡是能夠承受拉伸或壓縮變形的介質(zhì)都能傳播縱波。顯然固體能夠傳播縱波。液體與氣體在壓力作用下會(huì)發(fā)生體積變化，因此也可以傳播縱波。

   2. 橫波

     又稱剪切波、切變波，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直，常用符號(hào)S表示，如圖2-5所示。橫波傳播時(shí)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)受到交變的剪切應(yīng)力作用，介質(zhì)發(fā)生剪切變形，顯然只有固體才能承受剪切應(yīng)力，因此橫波只能在固體介質(zhì)中傳播，無(wú)法在液體或者氣體中傳播。

   3. 表面波

     最早于1887年由瑞利發(fā)現(xiàn)，又稱瑞利波，交變的應(yīng)力作用于介質(zhì)表面，產(chǎn)生沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ牟ǎＳ梅?hào)R表示，如圖 2-6所示。波在介質(zhì)表面?zhèn)鞑r(shí)，質(zhì)點(diǎn)同時(shí)產(chǎn)生縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng)，合成繞其平衡位置振動(dòng)的橢圓軌跡，橢圓長(zhǎng)軸垂直于波的傳播方向，短軸平行于波的傳播方向，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)所引起的振動(dòng)只能在固體介質(zhì)表面進(jìn)行，故表面波僅能在固定中傳播。

   4. 板波

     由蘭姆于1916年首先從理論上計(jì)算發(fā)現(xiàn)，又稱蘭姆波。蘭固體中傳播。姆計(jì)算發(fā)現(xiàn)對(duì)于一個(gè)板厚與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)谋“澹?dāng)板厚、頻率和波速之間符合某一條件時(shí)將產(chǎn)生另一種形式的波，即板波。在板波傳播過(guò)程中，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)充滿整個(gè)板厚，按板中振動(dòng)波節(jié)的形式，又分為對(duì)稱型（S）和非對(duì)稱型（A）兩類。板波傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡類似表面波也是橢圓，其長(zhǎng)軸與短軸的比例取決于材料性質(zhì)。在薄板介質(zhì)中傳播時(shí)對(duì)稱型的板波特點(diǎn)是薄板中心的質(zhì)點(diǎn)做縱向振動(dòng)（類似于縱波），上下表面的質(zhì)點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)，相位相反且對(duì)稱于中心；非對(duì)稱型的板波特點(diǎn)是薄板中心的質(zhì)點(diǎn)做橫向振動(dòng)（類似于橫波），上下表面的質(zhì)點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)，相位相同但不對(duì)稱于中心。

  除了上述四種主要的應(yīng)用波型外，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用發(fā)展的還有頭波和爬波等，特別是爬波能夠以縱波的速度在介質(zhì)表面?zhèn)鬟f，適合用于檢測(cè)表面特別粗糙或者表面存在不銹鋼堆焊層等情況下的近表面缺陷檢測(cè)。