图 " "表面波
（）板波。板波又称兰姆波。当板材的厚度与超声波的波长相当时，在弹性薄板中传播的超声波称为板波。板波传播时，薄板的两表面和板中间的质点都在振动，声场遍及整个板的厚度。薄板两表面质点振动是纵波和横波的组合，质点振动轨迹为一椭圆。在薄板中间也有波传播，板波按其传播方式又可分为对称型板波（ %型）和非对称型（&型）板波两种，其波形如图 " "’所示。
图 " "’板波（(）对称型板波；非对称型板波。
（)）
*波的形式（波形）波的形式亦称波形，它是根据波阵面形状来区分的。这里讨论波阵面的几何形
•,+•
状，以便形象地描绘声源在弹性介质中振动的传播过程。
声源在无限大且各向同性的介质中振动时，振动向各方向传播，传播的方向称为波线 ；在某一时刻振动所传到各点的轨迹称为波前 "；介质中振动相位相同的所有质点的轨迹称为波阵面 。
在任何时刻，波前的位置总是确定的，因此任何时刻只能有一个波前，而波阵面的数目却是任意多的。按波阵面的形状可把波分成如下几种：
（）平面波。波阵面为平面的波称为平面波。一个做谐振动的无限大平面在各向同性的弹性介质中传播的波是平面波，其波阵面是与声源平面相平行的。另外，从无穷远的点状声源传来的波，其波阵面可视为平面，故也称为平面波。设介质不吸收波的能量，则平面波质点振动的振幅不变，其波动方程为
% &’()( *+ ,’) （-+ +）
（"）球面波。设在各向同性的介质中的 .点为振动中心，即为振动的发源点，由于介质是弹性的，波就向空间四面八方传播，又因介质各向同性，故沿各个方向传播的速度都一样，它的波阵面为球面，这种波称为球面波，如图 " +/（ 0）所示。在介质不吸收波的能量时，球面波的振幅要逐渐减小，根据通过各波阵面的平均能流相等的原理，可以证明球面波的波动方程为
% &1 ( *+ ’1 ) （-+ +"）
式中 1为离开声源的距离； &为距声源单位距离处的振幅。
（）柱面波。波阵面是同轴圆柱面的波称为柱面波。其声源是一无限长的直柱形。波动方程为
% &
’()( *+ ’1 ) （-+ +）1
式中 1、&的物理意义同球面波。
由上述波阵面、波线的定义可知，在各向同性的介质中，波线恒与波阵面垂直。平面波的波线是垂直于波阵面的平行线；球面波、柱面波的波线是以声源为中心的径向直线。
二、超声场的特征量
充满超声波的空间叫做超声场。声压、声强、声阻抗是描述超声场特征的几个重要物理量，即为超声场的特征量。
2声压
超声场中某一点在某一瞬时所具有的压强 3与没有超声场存在时同一点的静
•5-4•
态压强 "之差称为声压 ，单位为帕（ ）或微帕（）。
超声波在介质中传播时，介质每一点的声压随时间、距离而变化。如图 %& %’所示，设超声场中在一微小面积元 ()上的声压为 *，则在此面积元 ()上承受的作用力 + , ()。以 (-表示在 (.时间内波动传播的距离。根据质点动力学中的动量原理可得
+(. , "/•式中 "/为介质微小体积元（()(-）的质量； 为介质质点振动速度。
图 % & % ’0 声压推导用图
由波动方程式 1 , 234) . % ( -3 ) 可求出质点振动速度，即
, (5(. , (［234) . % ( (. -3 ) ］ , % 2)67 . % ( -3 )
又 "/ , %()(-
式中 %为介质的密度。
所以
()(. , %()(-[ % 2)67 . % ( -3 ) ]
显然
(-(. , 3（波速）
, % )67 . % ( -. ) , %38 （ % & % ）
由上式知：声压的绝对值与波速成正比，也与角频率成正比，而 ,9&:，所以声压的绝对值也与频率成正比。故超声波与可闻声波相比，其声压很大。
•<;•
"声强在垂直于超声波传播方向上单位面积单位时间内通过的声能量称为声强度，简称声强。
当超声波传播到介质中的某处时，该处原来不动的质点开始振动，因而具有动能。同时该处的介质也将产生形变，因而也具有位能。超声波传播时，介质由近及远一层接一层地振动，由此可见能量是逐层传播出去的。
下面仅以纵波在均匀的各向同性的固体介质中传播为例来近似计算声强。
考虑固体中一体积元（即一个质点），其截面积为 ，长为 ，其体积 %&。设固体密度为 "，则其质量 ’& "%。当纵波传播至体积元时，其振动过程中具有能量的形式是动能、位能（弹性位能）互相交替，但总的能量为一常数（能量守恒）。当
速度最大时，其动能即等于总的能量 (。由式 & )*+,-( .) / ) 可知速度振幅为
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