超聲波的(de)波動特性主要有以下(xia)幾點：

 1. 惠更斯原理

  波(bo)源的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)導致波(bo)動(dong)，波(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)播要靠(kao)質點(dian)(dian)(dian)間力的(de)(de)(de)作用。假設傳(chuan)(chuan)播媒介是(shi)連續(xu)的(de)(de)(de)，那么(me)一(yi)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)都會擾動(dong)周(zhou)邊各(ge)個點(dian)(dian)(dian)，因此在(zai)波(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)播過程中任一(yi)振(zhen)動(dong)點(dian)(dian)(dian)都被視為(wei)新(xin)的(de)(de)(de)波(bo)源。荷蘭(lan)物理(li)(li)(li)(li)學家克里斯(si)(si)蒂(di)安·惠(hui)更(geng)(geng)斯(si)(si)于(yu)1690年提出這一(yi)理(li)(li)(li)(li)論，總結為(wei)：介質中波(bo)動(dong)傳(chuan)(chuan)播到的(de)(de)(de)各(ge)點(dian)(dian)(dian)都可(ke)以看作發(fa)射子波(bo)的(de)(de)(de)波(bo)源，在(zai)其后(hou)的(de)(de)(de)任一(yi)時(shi)刻，這些(xie)子波(bo)的(de)(de)(de)包跡就決(jue)定了新(xin)的(de)(de)(de)波(bo)陣面(mian)。基(ji)于(yu)惠(hui)更(geng)(geng)斯(si)(si)原理(li)(li)(li)(li)，只需某一(yi)時(shi)刻的(de)(de)(de)波(bo)陣面(mian)，就可(ke)以推算出波(bo)前的(de)(de)(de)幾何形狀以及波(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)播方(fang)向(xiang)。如圖 2-7為(wei)惠(hui)更(geng)(geng)斯(si)(si)原理(li)(li)(li)(li)示意圖。

 2. 波的衍射

  衍(yan)射是指波繞(rao)(rao)過障礙(ai)物的(de)邊(bian)緣面(mian)而繼續向(xiang)前(qian)(qian)傳播的(de)現(xian)象，如圖2-8所示(shi)。在波的(de)傳播過程中，當碰(peng)到(dao)與自身(shen)波長(chang)長(chang)度近(jin)似的(de)障礙(ai)時(shi)，能繞(rao)(rao)過其邊(bian)緣，改變方向(xiang)繼續前(qian)(qian)進，所以又稱波的(de)繞(rao)(rao)射。圖所示(shi)為水面(mian)上波遇到(dao)小(xiao)孔徑障礙(ai)時(shi)的(de)衍(yan)射現(xian)象示(shi)意圖。

  波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)衍(yan)射(she)與小孔(kong)(kong)尺(chi)寸、波(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)大小有關，當(dang)小孔(kong)(kong)的(de)(de)(de)尺(chi)寸大于(yu)(yu)(yu)波(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)時(shi)，反射(she)強，認(ren)為(wei)近乎全反射(she)。在波(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)大于(yu)(yu)(yu)小孔(kong)(kong)尺(chi)寸時(shi)，衍(yan)射(she)效(xiao)果清晰。在超(chao)(chao)聲(sheng)探(tan)(tan)傷中，如果缺陷(xian)尺(chi)寸過于(yu)(yu)(yu)微小，遠低(di)(di)于(yu)(yu)(yu)波(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)，就會(hui)因為(wei)衍(yan)射(she)導致(zhi)反射(she)回波(bo)(bo)(bo)(bo)強度較弱，缺陷(xian)回波(bo)(bo)(bo)(bo)很低(di)(di)的(de)(de)(de)情(qing)況，出(chu)現(xian)漏(lou)檢。因此(ci)通常認(ren)為(wei)超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)探(tan)(tan)傷的(de)(de)(de)靈敏(min)度大概為(wei)介(jie)質中聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)波(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)的(de)(de)(de)1/2。波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)衍(yan)射(she)對超(chao)(chao)聲(sheng)探(tan)(tan)傷而言，既有利又有弊。由(you)于(yu)(yu)(yu)波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)衍(yan)射(she)，使(shi)超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)能夠繞過晶粒繼續(xu)在介(jie)質中前進(jin)，是(shi)有利于(yu)(yu)(yu)檢測的(de)(de)(de)，但同時(shi)由(you)于(yu)(yu)(yu)衍(yan)射(she)，使(shi)得些小缺陷(xian)回波(bo)(bo)(bo)(bo)不夠明顯，進(jin)而導致(zhi)漏(lou)檢，是(shi)不利于(yu)(yu)(yu)檢測的(de)(de)(de)。

 3. 波的疊加

  當多個波(bo)(bo)(bo)(bo)在(zai)(zai)同一介質中某處相(xiang)遇(yu)時，此處的質點振動情況(kuang)是由這些(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)的相(xiang)互疊(die)(die)加(jia)，該質點位(wei)(wei)移(yi)是這些(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)位(wei)(wei)移(yi)的矢(shi)量(liang)和。而這些(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)過后(hou)(hou)，繼續(xu)保持自身頻率、幅值、波(bo)(bo)(bo)(bo)長、傳(chuan)播(bo)方向等性(xing)(xing)質繼續(xu)前進(jin)，這就(jiu)是波(bo)(bo)(bo)(bo)的疊(die)(die)加(jia)性(xing)(xing)，又稱波(bo)(bo)(bo)(bo)的獨立性(xing)(xing)原理。比(bi)較常見的一種是向水(shui)(shui)中投(tou)入兩個或以上石子(zi)，就(jiu)可以看(kan)到以石子(zi)為中心產生的圓形(xing)水(shui)(shui)波(bo)(bo)(bo)(bo)在(zai)(zai)相(xiang)遇(yu)處疊(die)(die)加(jia)，相(xiang)遇(yu)后(hou)(hou)仍(reng)按原來傳(chuan)播(bo)方向保持原來特性(xing)(xing)繼續(xu)傳(chuan)播(bo)。

 4. 波的干(gan)涉

  多列(lie)波(bo)(bo)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇在空(kong)間中某(mou)處時，其疊加的(de)(de)(de)情(qing)形是較為復雜的(de)(de)(de)，可以合成(cheng)多波(bo)(bo)的(de)(de)(de)干(gan)(gan)涉種(zhong)形式(shi)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)動(dong)。最簡單的(de)(de)(de)一種(zhong)疊加就是兩(liang)列(lie)頻(pin)率相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)(tong)(tong)，振(zhen)動(dong)方(fang)向(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)(tong)(tong)，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位差恒定的(de)(de)(de)波(bo)(bo)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時，介(jie)質中部(bu)分位置(zhi)的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)加強，而另一部(bu)分的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)減弱甚至歸零的(de)(de)(de)現象叫(jiao)作(zuo)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)干(gan)(gan)涉。相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)(gan)條件是同(tong)(tong)(tong)頻(pin)率、同(tong)(tong)(tong)振(zhen)動(dong)方(fang)向(xiang)、恒定相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)位差，對(dui)應(ying)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)稱為相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)(gan)波(bo)(bo)，對(dui)應(ying)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)源稱為相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)干(gan)(gan)波(bo)(bo)源。

 5. 駐波

  駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)是干涉現象的特(te)例。在振(zhen)幅相同(tong)的情況下，兩列相干波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)在同(tong)一直線上反(fan)向(xiang)移動疊加后的波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，稱駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)腹和波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)位置總是固定不變(bian)的，其相位也不隨位置變(bian)化(hua)故(gu)駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)形是強弱(ruo)相間的，并且不會(hui)隨著時(shi)間變(bian)化(hua)，似乎永(yong)駐(zhu)(zhu)(zhu)不動，由此得(de)名(ming)駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)中相鄰波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)腹或波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)的距離為(wei)λ/2，相鄰波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)敗與波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)節(jie)的距離為(wei)λ/4。當待測(ce)件(jian)厚度(du)為(wei)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)的1/2或整數倍時(shi)，入(ru)射波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)與底面反(fan)射波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)同(tong)相，待測(ce)件(jian)內就會(hui)產生駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，引起共(gong)振(zhen)。基于駐(zhu)(zhu)(zhu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)現象，研究人員設計(ji)了共(gong)振(zhen)式超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)測(ce)厚儀，利用測(ce)得(de)的共(gong)振(zhen)頻率來檢測(ce)各類材(cai)料的厚度(du)。