超声波的传播形式和特点

超声波和声波一样,是一种机械波, 由介质中的质点受到外力的作用而发生周期性振动产生的。超声波在介质中传播的波形取决于介质可以承受何种作用力以及如何对介质激发超声波。通常有如下三种:纵波波型、横波波型、表面波波型。纵波波型：当介质中质点振动方向与超声波的传播方向一致时，此超声波为纵波波型。任何固体介质当其体积发生交替变化时均能产生纵波。横波波型：当介质中质点的振动方向与超声波的传播方向相垂直时，此种超声波为横波波型。由于固体介质除了能承受体积不变形外，还能承受切变不变形，因此，当其有剪切力交替作用于固体介质时均能产生横波。横波只能在固体介质中传播。表面波波型：沿着固体表面传播的具有纵波和横波的双重性质的波称表面波。表面波可以看成是由平行于表面的纵波和垂直于表面的横波合成, 振动质点的轨迹为一椭圆，在距表面1/4波长深处振幅强，随着深度的增加很快衰减，实际上离表面一个波长以上的地方，质点振动的振幅已经很微弱了。

超声波在我们的日常生产生活中扮演着举足轻重的角色和其本身的特点是离不开的，性质决定其用途，与普通声波相比，超声波具有许多优点，如下:

（1）直射性好。超声波的频率相对来说比较高,它的波长和声波相比之下要短的多,衍射现象也不是很明显,容易得到定向而集中的波束，在一定距离内可沿着直线传播，在遇到障碍物时会发生反射，遵循反射与折射定律。

（2）功率大。这是由超声波本身的特点所决定的，因其波长相对较短，频率也较高，本身又属于能量的传播形式，这也就说明它本身是携带了更强的能量，大功率的超声波简称功率超声。

（3）穿透能力强。超声波在固体或者液体中时衰减很小，这也是其在水下探测及探伤方面取得重要应用的原因所在，介质吸收系数随波的频率增大而增大，超声波的频率增加时其穿透本领会下降，因此在不同的应用中，其频率的选择不同。在不透明的固体中,超声波能够无损穿透几十米的厚度,这反面可用于金属等材料的探伤，液体中用于海底地形扫测和侦察，超声波在遇到杂质或者介质分界面时会有明显的反射，但其弱点在于超声波在空气中衰减较快，无法利用超声波进行空中远距离探测。

（4）能产生空化作用。超声波在液体中传播时,由于其本身是一种机械波,若液体受压产生逐级压,相对比较稳定，因此液体能耐压，而承受拉力的能力却很差，因此当超声波的波浓度足够大时，承受不住拉力而发生断裂，导致其产生近似于真空或者只含少量气体的空穴，在声波的压缩阶段,这些空穴也被压缩，直到它们崩溃，在这些空穴崩溃过程中将会发生放电并伴随发光现象,此现象被称作空化作用。也正是由于这些特点的存在，促使超声波走进我们的生产生活之中，在国防、医疗，科技创新、农业等许多领域得到了重要的应用。