超聲波的波動特性主(zhu)要(yao)有(you)以下幾(ji)點：

 1. 惠更(geng)斯(si)原理

  波(bo)(bo)源(yuan)的振動(dong)導致波(bo)(bo)動(dong)，波(bo)(bo)的傳播要靠(kao)質(zhi)點(dian)(dian)(dian)間力的作用。假設傳播媒介(jie)(jie)是(shi)連續的，那么一(yi)(yi)點(dian)(dian)(dian)的振動(dong)都(dou)會擾動(dong)周邊各(ge)個(ge)點(dian)(dian)(dian)，因(yin)此在(zai)波(bo)(bo)的傳播過(guo)程中任一(yi)(yi)振動(dong)點(dian)(dian)(dian)都(dou)被視為(wei)新(xin)的波(bo)(bo)源(yuan)。荷蘭物理學家克(ke)里斯(si)蒂安·惠(hui)(hui)更斯(si)于1690年提(ti)出這(zhe)一(yi)(yi)理論，總結(jie)為(wei)：介(jie)(jie)質(zhi)中波(bo)(bo)動(dong)傳播到(dao)的各(ge)點(dian)(dian)(dian)都(dou)可以看作發射(she)子(zi)(zi)波(bo)(bo)的波(bo)(bo)源(yuan)，在(zai)其后的任一(yi)(yi)時(shi)刻(ke)，這(zhe)些(xie)子(zi)(zi)波(bo)(bo)的包跡就決(jue)定了新(xin)的波(bo)(bo)陣面(mian)。基于惠(hui)(hui)更斯(si)原理，只需某(mou)一(yi)(yi)時(shi)刻(ke)的波(bo)(bo)陣面(mian)，就可以推算出波(bo)(bo)前的幾(ji)何形狀以及波(bo)(bo)的傳播方向(xiang)。如圖 2-7為(wei)惠(hui)(hui)更斯(si)原理示意圖。

 2. 波(bo)的衍射

  衍射是指波(bo)繞過障礙(ai)物(wu)的邊緣面而繼(ji)續向前(qian)(qian)傳(chuan)播的現象，如圖(tu)2-8所(suo)示(shi)。在波(bo)的傳(chuan)播過程中，當碰到與自身波(bo)長(chang)長(chang)度近似的障礙(ai)時(shi)，能繞過其邊緣，改變方(fang)向繼(ji)續前(qian)(qian)進，所(suo)以又稱波(bo)的繞射。圖(tu)所(suo)示(shi)為水面上波(bo)遇到小孔徑障礙(ai)時(shi)的衍射現象示(shi)意圖(tu)。

  波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)衍(yan)(yan)(yan)射(she)(she)與小(xiao)(xiao)孔(kong)尺寸、波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)(chang)大小(xiao)(xiao)有關，當小(xiao)(xiao)孔(kong)的(de)(de)尺寸大于波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)(chang)時(shi)，反射(she)(she)強，認為近乎全反射(she)(she)。在波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)(chang)大于小(xiao)(xiao)孔(kong)尺寸時(shi)，衍(yan)(yan)(yan)射(she)(she)效果清晰。在超(chao)聲探傷(shang)中，如果缺(que)(que)陷(xian)尺寸過于微小(xiao)(xiao)，遠低于波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)(chang)，就會因為衍(yan)(yan)(yan)射(she)(she)導(dao)致反射(she)(she)回(hui)(hui)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)強度(du)(du)較弱，缺(que)(que)陷(xian)回(hui)(hui)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)很低的(de)(de)情況，出(chu)現漏檢(jian)。因此通常認為超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)探傷(shang)的(de)(de)靈敏度(du)(du)大概為介質(zhi)中聲波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)(chang)的(de)(de)1/2。波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)衍(yan)(yan)(yan)射(she)(she)對(dui)超(chao)聲探傷(shang)而(er)言(yan)，既(ji)有利又有弊。由于波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)衍(yan)(yan)(yan)射(she)(she)，使超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)能夠繞(rao)過晶(jing)粒繼(ji)續在介質(zhi)中前進，是有利于檢(jian)測的(de)(de)，但同時(shi)由于衍(yan)(yan)(yan)射(she)(she)，使得些小(xiao)(xiao)缺(que)(que)陷(xian)回(hui)(hui)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)不(bu)夠明(ming)顯，進而(er)導(dao)致漏檢(jian)，是不(bu)利于檢(jian)測的(de)(de)。

 3. 波(bo)的疊加

  當多個波(bo)在(zai)同(tong)一(yi)介(jie)質中(zhong)某處(chu)相遇時，此處(chu)的(de)質點(dian)振動情況(kuang)是由這(zhe)些波(bo)的(de)相互疊加(jia)(jia)，該質點(dian)位移(yi)是這(zhe)些波(bo)位移(yi)的(de)矢量和。而這(zhe)些波(bo)過后，繼(ji)續(xu)保(bao)持自身(shen)頻(pin)率、幅值、波(bo)長、傳播(bo)方向(xiang)等性(xing)質繼(ji)續(xu)前進，這(zhe)就(jiu)是波(bo)的(de)疊加(jia)(jia)性(xing)，又稱波(bo)的(de)獨立性(xing)原(yuan)理。比較常見的(de)一(yi)種是向(xiang)水中(zhong)投入兩個或以(yi)上石子，就(jiu)可以(yi)看到以(yi)石子為中(zhong)心產(chan)生的(de)圓形水波(bo)在(zai)相遇處(chu)疊加(jia)(jia)，相遇后仍按原(yuan)來(lai)傳播(bo)方向(xiang)保(bao)持原(yuan)來(lai)特性(xing)繼(ji)續(xu)傳播(bo)。

 4. 波的干涉

  多列(lie)波相遇在空間中某處時(shi)，其疊加的(de)(de)(de)(de)(de)情形是(shi)較為復雜的(de)(de)(de)(de)(de)，可以合成多波的(de)(de)(de)(de)(de)干涉種(zhong)形式的(de)(de)(de)(de)(de)波動。最簡單的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)疊加就(jiu)是(shi)兩列(lie)頻(pin)率(lv)(lv)相同(tong)(tong)(tong)，振動方向相同(tong)(tong)(tong)，相位(wei)差恒定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)波相遇時(shi)，介質(zhi)中部(bu)分位(wei)置的(de)(de)(de)(de)(de)振動相互加強，而另一(yi)部(bu)分的(de)(de)(de)(de)(de)振動相互減弱甚至歸零的(de)(de)(de)(de)(de)現象叫作波的(de)(de)(de)(de)(de)干涉。相干條件是(shi)同(tong)(tong)(tong)頻(pin)率(lv)(lv)、同(tong)(tong)(tong)振動方向、恒定(ding)相位(wei)差，對(dui)應的(de)(de)(de)(de)(de)波稱為相干波，對(dui)應的(de)(de)(de)(de)(de)波源稱為相干波源。

 5. 駐波(bo)

  駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)是干涉現象的特例。在振幅相(xiang)同的情(qing)況下(xia)，兩列相(xiang)干波(bo)(bo)(bo)(bo)在同一直(zhi)線上(shang)反(fan)向移(yi)動疊加(jia)后(hou)的波(bo)(bo)(bo)(bo)，稱駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)的波(bo)(bo)(bo)(bo)腹和波(bo)(bo)(bo)(bo)節位置總是固定不(bu)(bu)變的，其相(xiang)位也不(bu)(bu)隨位置變化故駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)的波(bo)(bo)(bo)(bo)形(xing)是強弱相(xiang)間的，并(bing)且不(bu)(bu)會隨著(zhu)時間變化，似乎永駐(zhu)不(bu)(bu)動，由(you)此(ci)得名駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)中相(xiang)鄰波(bo)(bo)(bo)(bo)腹或波(bo)(bo)(bo)(bo)節的距離為λ/2，相(xiang)鄰波(bo)(bo)(bo)(bo)敗與波(bo)(bo)(bo)(bo)節的距離為λ/4。當(dang)待測件(jian)厚度為超聲波(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)的1/2或整數倍時，入射波(bo)(bo)(bo)(bo)與底面反(fan)射波(bo)(bo)(bo)(bo)同相(xiang)，待測件(jian)內就會產生(sheng)駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)，引(yin)起共(gong)振。基于駐(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)現象，研究人員設(she)計了(le)共(gong)振式(shi)超聲波(bo)(bo)(bo)(bo)測厚儀，利用測得的共(gong)振頻率來檢測各類材(cai)料的厚度。