超聲波的波動(dong)特性(xing)主要有以下幾點：

 1. 惠更(geng)斯原理(li)

  波(bo)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)動導致(zhi)波(bo)動，波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)要靠質點間力的(de)(de)(de)(de)(de)作用。假設傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)媒(mei)介是連續(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)，那么一(yi)點的(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)動都(dou)會(hui)擾動周邊各個(ge)點，因此在波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)過程中任一(yi)振(zhen)動點都(dou)被視為新的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)源(yuan)。荷蘭物理(li)學家(jia)克(ke)里斯蒂安·惠更斯于1690年提出這一(yi)理(li)論，總(zong)結為：介質中波(bo)動傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)到的(de)(de)(de)(de)(de)各點都(dou)可以看作發射子波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)源(yuan)，在其后的(de)(de)(de)(de)(de)任一(yi)時刻(ke)，這些(xie)子波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)包跡就(jiu)決(jue)定(ding)了(le)新的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)陣面(mian)。基于惠更斯原(yuan)理(li)，只需某一(yi)時刻(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)陣面(mian)，就(jiu)可以推算出波(bo)前的(de)(de)(de)(de)(de)幾何形狀以及波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)方(fang)向。如圖 2-7為惠更斯原(yuan)理(li)示(shi)意圖。

 2. 波的衍射(she)

  衍(yan)射(she)是指(zhi)波(bo)(bo)繞過障(zhang)礙(ai)物(wu)的(de)(de)邊(bian)緣面而繼續向(xiang)前傳(chuan)(chuan)播的(de)(de)現(xian)象，如圖2-8所(suo)示(shi)。在波(bo)(bo)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)播過程中，當碰到(dao)與自身波(bo)(bo)長(chang)長(chang)度近似的(de)(de)障(zhang)礙(ai)時(shi)，能繞過其邊(bian)緣，改變(bian)方向(xiang)繼續前進(jin)，所(suo)以又稱波(bo)(bo)的(de)(de)繞射(she)。圖所(suo)示(shi)為水面上(shang)波(bo)(bo)遇到(dao)小孔徑障(zhang)礙(ai)時(shi)的(de)(de)衍(yan)射(she)現(xian)象示(shi)意圖。

  波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)衍(yan)(yan)(yan)射與小(xiao)孔尺(chi)寸(cun)、波(bo)(bo)(bo)長(chang)大小(xiao)有(you)(you)關，當小(xiao)孔的(de)(de)尺(chi)寸(cun)大于(yu)波(bo)(bo)(bo)長(chang)時(shi)，反射強，認為(wei)(wei)近乎全反射。在(zai)(zai)波(bo)(bo)(bo)長(chang)大于(yu)小(xiao)孔尺(chi)寸(cun)時(shi)，衍(yan)(yan)(yan)射效果(guo)清(qing)晰。在(zai)(zai)超聲探(tan)傷(shang)(shang)中，如果(guo)缺(que)陷尺(chi)寸(cun)過于(yu)微(wei)小(xiao)，遠低于(yu)波(bo)(bo)(bo)長(chang)，就(jiu)會因(yin)(yin)為(wei)(wei)衍(yan)(yan)(yan)射導致反射回波(bo)(bo)(bo)強度較(jiao)弱，缺(que)陷回波(bo)(bo)(bo)很低的(de)(de)情況(kuang)，出現(xian)漏(lou)(lou)檢(jian)。因(yin)(yin)此(ci)通常認為(wei)(wei)超聲波(bo)(bo)(bo)探(tan)傷(shang)(shang)的(de)(de)靈敏度大概為(wei)(wei)介(jie)質中聲波(bo)(bo)(bo)波(bo)(bo)(bo)長(chang)的(de)(de)1/2。波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)衍(yan)(yan)(yan)射對超聲探(tan)傷(shang)(shang)而(er)言，既有(you)(you)利又有(you)(you)弊。由于(yu)波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)衍(yan)(yan)(yan)射，使超聲波(bo)(bo)(bo)能夠(gou)繞過晶(jing)粒繼續在(zai)(zai)介(jie)質中前進(jin)，是(shi)有(you)(you)利于(yu)檢(jian)測(ce)的(de)(de)，但同(tong)時(shi)由于(yu)衍(yan)(yan)(yan)射，使得些(xie)小(xiao)缺(que)陷回波(bo)(bo)(bo)不(bu)(bu)夠(gou)明顯(xian)，進(jin)而(er)導致漏(lou)(lou)檢(jian)，是(shi)不(bu)(bu)利于(yu)檢(jian)測(ce)的(de)(de)。

 3. 波的疊加

  當多(duo)個波(bo)在同一介質(zhi)(zhi)中某處相(xiang)遇(yu)時，此處的(de)質(zhi)(zhi)點振動(dong)情況是由這(zhe)些(xie)(xie)波(bo)的(de)相(xiang)互(hu)疊加，該質(zhi)(zhi)點位(wei)移(yi)是這(zhe)些(xie)(xie)波(bo)位(wei)移(yi)的(de)矢量和。而(er)這(zhe)些(xie)(xie)波(bo)過(guo)后(hou)，繼續(xu)保持自身頻率、幅值(zhi)、波(bo)長、傳(chuan)(chuan)播(bo)方向(xiang)等性質(zhi)(zhi)繼續(xu)前進，這(zhe)就是波(bo)的(de)疊加性，又稱波(bo)的(de)獨立性原理。比較(jiao)常見的(de)一種是向(xiang)水中投入兩個或以(yi)上(shang)石子，就可以(yi)看到以(yi)石子為中心產生的(de)圓(yuan)形水波(bo)在相(xiang)遇(yu)處疊加，相(xiang)遇(yu)后(hou)仍按原來傳(chuan)(chuan)播(bo)方向(xiang)保持原來特性繼續(xu)傳(chuan)(chuan)播(bo)。

 4. 波(bo)的干涉

  多(duo)(duo)列波(bo)相(xiang)遇(yu)在(zai)空(kong)間中某處時，其疊(die)加的(de)情形是(shi)較為(wei)復(fu)雜(za)的(de)，可以合成多(duo)(duo)波(bo)的(de)干(gan)涉種形式(shi)的(de)波(bo)動。最(zui)簡單的(de)一種疊(die)加就是(shi)兩列頻率相(xiang)同(tong)，振(zhen)(zhen)(zhen)動方(fang)向(xiang)相(xiang)同(tong)，相(xiang)位(wei)差(cha)恒(heng)(heng)定的(de)波(bo)相(xiang)遇(yu)時，介質(zhi)中部(bu)分位(wei)置的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動相(xiang)互加強，而(er)另一部(bu)分的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動相(xiang)互減(jian)弱甚至歸零的(de)現象(xiang)叫(jiao)作波(bo)的(de)干(gan)涉。相(xiang)干(gan)條件是(shi)同(tong)頻率、同(tong)振(zhen)(zhen)(zhen)動方(fang)向(xiang)、恒(heng)(heng)定相(xiang)位(wei)差(cha)，對應的(de)波(bo)稱(cheng)為(wei)相(xiang)干(gan)波(bo)，對應的(de)波(bo)源(yuan)稱(cheng)為(wei)相(xiang)干(gan)波(bo)源(yuan)。

 5. 駐波

  駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)是干涉(she)現象(xiang)的(de)特例。在振幅(fu)相同的(de)情況下(xia)，兩(liang)列相干波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)在同一直線上反(fan)向移動疊加(jia)后(hou)的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，稱(cheng)駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)腹和波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)位(wei)置(zhi)(zhi)總是固定不變(bian)的(de)，其相位(wei)也(ye)不隨(sui)位(wei)置(zhi)(zhi)變(bian)化故(gu)駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)形是強弱相間的(de)，并且不會隨(sui)著時間變(bian)化，似乎永駐(zhu)(zhu)不動，由此得(de)名駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)中相鄰(lin)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)腹或(huo)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)的(de)距(ju)離(li)為λ/2，相鄰(lin)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)敗與波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)的(de)距(ju)離(li)為λ/4。當待測(ce)件厚度為超聲波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長的(de)1/2或(huo)整數倍(bei)時，入射波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)與底(di)面反(fan)射波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)同相，待測(ce)件內(nei)就會產生駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，引起共振。基(ji)于(yu)駐(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)現象(xiang)，研究人員設計(ji)了共振式超聲波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)測(ce)厚儀(yi)，利(li)用測(ce)得(de)的(de)共振頻率來檢(jian)測(ce)各類材料(liao)的(de)厚度。