超声波的基本性质

在日常生活中，人耳能听到声音的频率范围大约在20-20kHz之间，而超过20kHz的声波称为超声波。超声波是一种机械波，因此和其他机械波一样，它的产生必须满足两个条件，一是有能提供机械振动的声源，二是有能够传播振动的介质。

超声波在介质中的传播速度与介质的密度有关，对一个固定的介质，介质密度为常数，因此声速也是常数。对于不同的介质，有不同的声速。超声波的频率、波长和声速之间的关系如下：

λ=c/f

其中λ为超声波的波长、c为超声波的速度、f为超声波的频率。

超声波在介质中传播时，当遇见了只有两种声阻抗不同的介质界面，即异质界面，如气体/液体界面、气体/固体界面、液体/固体界面以及不同固体界面等，由于两种介质的声阻抗不同，会产生反射、折射和衍射等现象。当超声波入射到一个光滑界面上时，就会产生反射；若发生在粗糙界面上时，就会产生波的散射。超声波通过两种介质的界面时，一部分将被界面反射回第一介质称为反射波；另一部分将通过界面进入第二介质，称为透射波。因此，可以看出，不管是发生了发射或者是散射，或者是随着传播距离的增加，超声波的能量都会减弱，称之为超声的衰减。许多方面的因素诸如声速的扩展、成声波的散射以及被介质吸收都可能导致超声波的能量衰减。因此，在实际应用中，应避免超声波衰减过多导致检测不理想或检测不到。