超声波是机械波,可以在气体、液体和固体中传播,换句话说,超声波可以在具有弹性特性的任何介质中传播。随着声源、介质和边界条件等情况的不同,所传播的超声波的波型也不同,例如有纵波、横波、表面波、板波等,从波前的形状来区分,又有平面波、球面波、柱面波等。这里仅介绍几种最常遇到的波型和声速。
①纵波。超声波在介质中传播时,介质质点振动方向与波传播方向相平行的波称为纵波。在纵波通过的区域内,介质质点发生周期性的稀疏和稠密,如图2-3所示。纵波可以在气体、液体和固体介质中传播。
图2-3 纵波
纵波在不同介质中传播的速度不同,在气体中速度为
式中,测为气体的定压比热容&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;与定容比热容 之比;为密度。 在液体中传播的速度为
式中,碍为介质的体积弹性模量;为绝势压缩系数。
在固体中,对于细棒、薄板和无限介质分别有不同的声速。在细棒中传播的速度为
式中,贰为棒材的弹性模量。
在薄板中传播的速度为
式中,σ为薄板材料的泊松比。
在无限介质中,
式中,?为剪切弹性模量。