圖 " "表面波
（）板波。板波又稱蘭姆波。當(dāng)板材的厚度與超聲波的波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)，在彈性薄板中傳播的超聲波稱為板波。板波傳播時(shí)，薄板的兩表面和板中間的質(zhì)點(diǎn)都在振動(dòng)，聲場(chǎng)遍及整個(gè)板的厚度。薄板兩表面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)是縱波和橫波的組合，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡為一橢圓。在薄板中間也有波傳播，板波按其傳播方式又可分為對(duì)稱型板波（ %型）和非對(duì)稱型（&型）板波兩種，其波形如圖 " "’所示。
圖 " "’板波（(）對(duì)稱型板波；非對(duì)稱型板波。
（)）
*波的形式（波形）波的形式亦稱波形，它是根據(jù)波陣面形狀來區(qū)分的。這里討論波陣面的幾何形
•,+•
狀，以便形象地描繪聲源在彈性介質(zhì)中振動(dòng)的傳播過程。
聲源在無限大且各向同性的介質(zhì)中振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)向各方向傳播，傳播的方向稱為波線 ；在某一時(shí)刻振動(dòng)所傳到各點(diǎn)的軌跡稱為波前 "；介質(zhì)中振動(dòng)相位相同的所有質(zhì)點(diǎn)的軌跡稱為波陣面 。
在任何時(shí)刻，波前的位置總是確定的，因此任何時(shí)刻只能有一個(gè)波前，而波陣面的數(shù)目卻是任意多的。按波陣面的形狀可把波分成如下幾種：
（）平面波。波陣面為平面的波稱為平面波。一個(gè)做諧振動(dòng)的無限大平面在各向同性的彈性介質(zhì)中傳播的波是平面波，其波陣面是與聲源平面相平行的。另外，從無窮遠(yuǎn)的點(diǎn)狀聲源傳來的波，其波陣面可視為平面，故也稱為平面波。設(shè)介質(zhì)不吸收波的能量，則平面波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅不變，其波動(dòng)方程為
% &’()( *+ ,’) （-+ +）
（"）球面波。設(shè)在各向同性的介質(zhì)中的 .點(diǎn)為振動(dòng)中心，即為振動(dòng)的發(fā)源點(diǎn)，由于介質(zhì)是彈性的，波就向空間四面八方傳播，又因介質(zhì)各向同性，故沿各個(gè)方向傳播的速度都一樣，它的波陣面為球面，這種波稱為球面波，如圖 " +/（ 0）所示。在介質(zhì)不吸收波的能量時(shí)，球面波的振幅要逐漸減小，根據(jù)通過各波陣面的平均能流相等的原理，可以證明球面波的波動(dòng)方程為
% &1 ( *+ ’1 ) （-+ +"）
式中 1為離開聲源的距離； &為距聲源單位距離處的振幅。
（）柱面波。波陣面是同軸圓柱面的波稱為柱面波。其聲源是一無限長(zhǎng)的直柱形。波動(dòng)方程為
% &
’()( *+ ’1 ) （-+ +）1
式中 1、&的物理意義同球面波。
由上述波陣面、波線的定義可知，在各向同性的介質(zhì)中，波線恒與波陣面垂直。平面波的波線是垂直于波陣面的平行線；球面波、柱面波的波線是以聲源為中心的徑向直線。
二、超聲場(chǎng)的特征量
充滿超聲波的空間叫做超聲場(chǎng)。聲壓、聲強(qiáng)、聲阻抗是描述超聲場(chǎng)特征的幾個(gè)重要物理量，即為超聲場(chǎng)的特征量。
2聲壓
超聲場(chǎng)中某一點(diǎn)在某一瞬時(shí)所具有的壓強(qiáng) 3與沒有超聲場(chǎng)存在時(shí)同一點(diǎn)的靜
•5-4•
態(tài)壓強(qiáng) "之差稱為聲壓 ，單位為帕（ ）或微帕（）。
超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)每一點(diǎn)的聲壓隨時(shí)間、距離而變化。如圖 %& %’所示，設(shè)超聲場(chǎng)中在一微小面積元 ()上的聲壓為 *，則在此面積元 ()上承受的作用力 + , ()。以 (-表示在 (.時(shí)間內(nèi)波動(dòng)傳播的距離。根據(jù)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)中的動(dòng)量原理可得
+(. , "/•式中 "/為介質(zhì)微小體積元（()(-）的質(zhì)量； 為介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度。
圖 % & % ’0 聲壓推導(dǎo)用圖
由波動(dòng)方程式 1 , 234) . % ( -3 ) 可求出質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，即
, (5(. , (［234) . % ( (. -3 ) ］ , % 2)67 . % ( -3 )
又 "/ , %()(-
式中 %為介質(zhì)的密度。
所以
()(. , %()(-[ % 2)67 . % ( -3 ) ]
顯然
(-(. , 3（波速）
, % )67 . % ( -. ) , %38 （ % & % ）
由上式知：聲壓的絕對(duì)值與波速成正比，也與角頻率成正比，而 ,9&:，所以聲壓的絕對(duì)值也與頻率成正比。故超聲波與可聞聲波相比，其聲壓很大。
•<;•
"聲強(qiáng)在垂直于超聲波傳播方向上單位面積單位時(shí)間內(nèi)通過的聲能量稱為聲強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱聲強(qiáng)。
當(dāng)超聲波傳播到介質(zhì)中的某處時(shí)，該處原來不動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)，因而具有動(dòng)能。同時(shí)該處的介質(zhì)也將產(chǎn)生形變，因而也具有位能。超聲波傳播時(shí)，介質(zhì)由近及遠(yuǎn)一層接一層地振動(dòng)，由此可見能量是逐層傳播出去的。
下面僅以縱波在均勻的各向同性的固體介質(zhì)中傳播為例來近似計(jì)算聲強(qiáng)。
考慮固體中一體積元（即一個(gè)質(zhì)點(diǎn)），其截面積為 ，長(zhǎng)為 ，其體積 %&。設(shè)固體密度為 "，則其質(zhì)量 ’& "%。當(dāng)縱波傳播至體積元時(shí)，其振動(dòng)過程中具有能量的形式是動(dòng)能、位能（彈性位能）互相交替，但總的能量為一常數(shù)（能量守恒）。當(dāng)
速度最大時(shí)，其動(dòng)能即等于總的能量 (。由式 & )*+,-( .) / ) 可知速度振幅為
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