(& %(& 0*  %"%& 0 "*
%&0  %&0 
對于垂直于聲傳播方向的一單位面積來說，在單位時間內聲波由此向前傳播一段距離 （數值上等于聲速）/，這也就是說在單位時間內使體積為 0 1/的介質具有了聲能量，其大小為 (/。根據聲強定義，該能量在數值上等于聲強 2，所以
2&(/& 0 "/*
 下面討論質點振動速度、聲壓和聲強三者之間的相互關系。設聲壓振幅為 3’，由
3& )*/"+,-( .) / ) & "/
可得
3’ & "/*
將 ’&*，3’ & "/*代入 2& 0 "/* 中得
2& 0 "/
’
即
•554•

 
" %’& （( ) )*）
綜合分析上述公式知：聲強與質點振動位移振幅的平方成正比，與質點振動角頻率的平方成正比（ " "+，亦即與質點振動頻率的平方成正比），與質點振動速度振幅的平方
因為超聲波的頻率很高，所以超聲波的強度遠遠大于可聞聲波的強度，這是超聲
波能應用于檢測的前提。 ,-聲阻抗從式（( ) )(）的 %" ’.可知，在同一聲壓 %的情況下 ’越大，質點振動速度
越小；反之， ’越小質點振動速度 越大。所以把 ’稱為介質的聲阻抗，以符號 /表示。即
/" ’（( ) )0） (-聲速超聲波在介質中傳播的速度稱為聲速。超聲波波型不同，聲速也不相同；同時，
聲速也取決于介質的密度和弱性模量，因此聲速是表征介質聲學性質的一個物量。 ）固中的聲速（）縱波聲速 12。在固體中縱波傳播的聲速在細棒中（直徑尺寸 33波長尺寸的極限情況下），為 124。
124 " 在無限大介質中縱波速度為 12
5 （( ) )6）
12"
5（) %）（( ) )8）
（7 %）（ )%）式中 5為楊氏彈性模量； %為泊松比 " &494）"橫向直徑相對縮小。
&:9:縱向長度相對伸長
（）橫波聲速 1;或（ 1<）為

5=
（( ) )>）
1; "
（7 %） " %或中 =為切變彈性模量； 為材料密度。（,）表面波聲速 1?為
"@-68 7-%
= （( ) )@）
=? 7 % 由以上公式可以看出：介質彈性性能 5或 =愈大，密度 愈小，超聲波在介質中傳播速度愈高。 •**•
 
（）聲速比。
由上述公式可以得到

"%
&（’( ） " ’ (&
對固體介質  % )* ++代入上式中得 " &&，因此一般可以認為縱波聲速為橫波聲
"
速的兩倍。同理可推導出
" %
)*-./’*’& ", ’/ 鋼的  % )* &-，0 0 ",1" %)*2&鋁的  % )* +，0 0 ",1" %)*2+因此可以認為表面波聲速為橫波聲速的 )* 2倍。 &）液體、氣體介質中的聲速由于氣體和液體切變彈性模量為 )，因而不能傳播橫波，只能傳播縱波，其縱波速度 "為
"%
3 "（ (’ (’’）
式中 3為介質體積彈性模量。 4*分貝分貝是運用對數的方法來表示變化范圍很大的數值比的單位。分貝（56）最早是用來計量聲強級的聲學單位，它是由比它大 ’)倍的“貝爾”
（678）導出的。在聲學中，引起人耳聽覺的聲波不僅在頻率上有一定的范圍，而且在強度上也有一定的范圍。強度的范圍因頻率而異，在 ’)))9:時，一般的人聽覺范圍最高聲強為 ’) ( ;1 <=&，最低聲強為 ’) (’> ;1<=&，高于此范圍將引起痛覺，低于此范圍就感受不到。聲強數量級相差如此懸殊，但人耳對于聲強的感受并不是和聲強的數值成比例，而是和聲強變化的對數成比例的，因此聲強的度量也就采用對數的比較單位。通常規定以人耳感受聲音的最低強度 ?) %’) (’> ;1<=&，作為測定聲強的標準，然后取 ?與 ?)比值的對數：
%8@ ?
?)式中 稱為 ?的聲強級，單位為貝爾（ 678），在實際應用中一般貝爾（ 678）單位太大，因而引入了分貝（ 56）為單位，此時聲強級公式為
3 % ’)8@ ?
?)
由此可見分貝這一單位的定義是：兩聲強（或功率）的比值的常用對數值乘以
•44&•

 
"。分貝這個單位在聲學、電學的計量中廣泛應用。在聲學中，聲強 和聲壓 之間有
 % & ’&
的關系，因此聲壓比用分貝表示時，有
( % &")* &（-. .-&）
（+,）
在超聲檢測中，檢測儀熒光屏上所出現的波高信號與電壓信號有關，電壓信號又與探頭所接收的聲壓大小有直接關系。當儀器垂直線性良好時，波高比就代表著探頭接收到的聲壓比。所以波高比的分貝數與聲壓比的分貝數是相同的，有
( % &")* //&（-. .0）
（+,）
三、超聲波在異質界面的傳播特性
超聲波在無限大介質中傳播時是一直向前傳播并不改變方向的。但遇到異質界面時（即聲阻抗不同的兩種異質介面）會發生反射和折射現象，即有一部分超聲波在界面上反射回第一介質，另一部分透過介質交界面折射進入第二介質。超聲波在界面反射折射的能量分別用聲強反射率 1和聲強透射率 2表示。同時也用聲壓反射率 1和聲壓透射率 2來表示超聲波傳播特性。
3垂直入射超聲波垂直入的射界面時產生一個與入射方向相反的反射波，和一個與入身波同方向的透射波。而波型沒有改變。當超聲波入身到界面上時，如圖 -. .-所示。

圖 -. .-4垂直入射
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即由聲阻抗為 "  "%"的介質垂直入射到聲阻抗為 &  &%&介質的無限大平面界面。用角標 ’，(和 )分別表示入射、反射和透射。在垂直入射時介質兩側聲波必須滿足兩個邊界條件： 一側盡聲壓等于另一側總聲壓。否則界面兩側受力不等，界面會發生
　
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