(1)波的種類(lèi)
根據(jù)介質質(zhì)點的振動方向和波動傳播方向的關係可以分為縱波(bō)、橫波和表(biǎo)麵波等。彈性(xìng)介質當受到(dào)交替變化的拉應力和壓應力作用(yòng)時,就相應的產生交替變化的(de)伸長和壓縮形變,質點產生疏密相間的縱(zòng)向振動,振動又作用於相鄰質點而在介質中傳(chuán)播。此時介質質點的振動方向和波動的傳(chuán)播方向相同,這種波稱為(wéi)縱(zòng)波,用符號L表示。任何彈性介質在體積變化時(shí)都能產生彈性力,所以縱波可以在任何彈性介質(固體、液體、氣體)中傳播(bō)。固體介質(zhì)除具(jù)有(yǒu)體積(jī)彈性外(wài),還具有(yǒu)剪(jiǎn)切彈性。固體介(jiè)質當受到交變的剪切力(lì)作用時,將(jiāng)會相應的發生交變的(de)剪切形變,介質質(zhì)點產生具有波峰和波穀的(de)橫向振動,振動(dòng)又作用於相鄰的質點(diǎn)而在介質中傳播(bō)。此時介質質點的振動(dòng)方向和波動的(de)傳播方向垂直(zhí),這種波(bō)稱(chēng)為橫波,用符號T表示(shì)。液體和氣體中由於沒有剪切彈性,所以橫(héng)波隻能在固體中傳播。
固體介質表麵受到交替變化的表麵張力,使介質表麵(miàn)的質點(diǎn)發(fā)生相應的縱向振動和橫向振動。結果使質點做這(zhè)兩(liǎng)種振動的合成振動,即(jí)繞其平衡位置(zhì)做橢圓振動,橢圓振動(dòng)又作用於相鄰的質點而在介質表麵傳播(bō),這種波(bō)稱為表麵波(bō),用符號(hào)R表示。一般認為(wéi),當表麵波傳播的深度大於兩個波長時,質點振動的振幅已經很小,波的傳播截止了(le)。
(2)超聲波
在彈性介質中傳播的機械波按頻率的不同主要分為次(cì)聲波、聲波和(hé)超(chāo)聲波(bō)。能引起人們聽覺的機械波是聲波,其頻率在 0.02-20kHz之(zhī)間,次聲波的頻率低於20Hz,而超聲波的頻率高於20kHz。超聲波振蕩頻率比聲波頻率高(gāo),它的特性(xìng)大致與(yǔ)聲(shēng)波差不多,但由於它的(de)頻率高一些,因而也存在一些聲波所沒有的特(tè)性。通(tōng)常(cháng)我(wǒ)們熟悉的聲波可以在空氣中傳播,它(tā)是一種縱波,也是一種機(jī)械波。人(rén)耳所能接收的聲(shēng)波頻率約為(wéi)20Hz-20kHz左右,超聲波也是一種疏密變化(huà)的(de)機械波(bō),頻率在20kHz以上都可算是超聲波的範疇,它可以在氣體、液(yè)體和固體(tǐ)中等媒質(zhì)中傳播。超聲波(bō)在固(gù)體中則以橫波傳播,而在氣體和(hé)液體中以縱波傳播。頻率越高的超聲波在空氣(qì)中傳播衰減越大,一般來講,20-40kHz的超(chāo)聲(shēng)波在空(kōng)氣中傳播5m左右就會衰減很多(duō),40kHz以上的超聲波在(zài)空氣(qì)中傳(chuán)播時會很快(kuài)衰減。
(3)超聲波的特征值
超聲波的特征(zhēng)值包(bāo)括聲(shēng)強、聲壓(yā)和聲阻抗:1) 聲強I:單位時間內垂直通過單位麵積的聲能,稱為聲強。聲強與頻率的平方成正比(bǐ),由於超聲波(bō)的頻率很高,故超聲波的聲強(qiáng)很大,這是超聲能用於絕緣診斷的重要依(yī)據。
2) 聲(shēng)壓P:任何(hé)介質不受外力作用(yòng)時,介質所具(jù)有的壓強稱為靜態壓強(qiáng)。當介質中有超聲波傳播時,由於介質的質點(diǎn)振動,使介質中壓強交替變化。超聲場中某一點在某一瞬間所具有(yǒu)的(de)壓強,與同一點的靜態壓強之差(chà)稱為該點的聲壓,用P表示,單位為Pa。

3) 聲(shēng)阻抗Z:從P=ρcv可知,在聲(shēng)壓P相同的情況下,ρc越大(dà),質點振動速度v越小;反之,ρc越小,質點振動速度v越(yuè)大。所以把ρc稱為(wéi)介質的聲阻抗(kàng),它(tā)表示超聲場中(zhōng)介質(zhì)對質點振動的阻礙(ài)作用。
Z=P/v=ρc
聲(shēng)阻抗在數值上等於介質的密度與超聲波在介(jiè)質中聲速的乘積。由此(cǐ)可知,密度變化對聲(shēng)阻抗也有一定的影響。這就(jiù)意味著不同的傳播介質有不同(tóng)的聲阻抗,超聲場中介質(zhì)對質點振動(dòng)的阻礙作用也不同。