超声波是由机械振动引起、在介质中沿一定方向传播的一种机械波针对超声波自身特性和在各类常见介质中传播时的特点进行基本把握，有助于我们正确应用超声探伤技术、解决实际检测过程中的各种问题。在超声探伤中，常常涉及部分几何声学的反射、折射定律及波型转换，以及物理声学中波的叠加、干涉和衍射等规律或概念。本章主要介绍不锈钢管缺陷探伤中的常用无损探伤技术、超声波物理特性以及探伤规范相关基础内容。
1. 振动及波的相关物理量
物体沿直线或曲线在某一平衡位置附近做周期性往复运动，称为机械振动。日常生活中随处可见振动现象，如钟摆的往复运动、旗帜的摆动、声带的振动等。常见的表征振动的参数有：波长，任一质点经历一次完整振动时波所传播的距离，通常用符号λ表示，单位为m（米）；波速，波在单位时间内所传播的距离，通常用符号c表示，单位为m/s（米/秒）；频率，质点在1s内进行全振动的次数，通常用f表示，单位为Hz（赫兹）；周期，质点次全振动所需的时间，通常用T表示，单位为s（秒）；振幅，质点离开平位置的最大距离，通常用A表示。
上述波长、波速、频率三者之间关系为：λ= c/f 由上式可知，频率一定时，波速越大，波长就越长；而波速一定时，率越低，波长就越长。周期和频率描述的是振动的快慢，两者大小与周期互为倒数。振幅描述的是振动的强弱。
2. 机械波
振动在介质或空间中的传播过程叫作波动，简称波，可分为机械波与电磁波两种。本书中仅涉及机械波。振动在弹性介质中的传播称为机械波，如固体、液体、气体均可视为弹性介质。机械波的频率范围很宽，从10-4Hz到102Hz，跨越16个数量级其中人类听觉所能感知的范围在20~20000Hz。人们把能牵动听觉神经的机械波称为声波，当声波频率低于20Hz时，称为次声波；当声波频率于20000Hz时，称为超声波。
为简单阐述机械波是如何产生和传播的，建立如图所弹性介质模型。图2-1中质点间以小弹簧连接在一起，这种质点间以弹性力连接在起的介质称为弹性介质。外力F首先对质点A产生作用，A偏离均衡点，此时附近质点将对A产生力的作用，迫使其回到均衡点。而当A回到均衡点时，其他质点对其不产生作用，但是由于惯性的存在，A具有一定的速度，不会停留在均衡点，反而继续向前方运动，并沿相反方向离开均衡点。一旦离开均衡点，A又会受到附近质点对它相反的弹性力，使A再次回到均衡点。导致质点A在均衡点来回往复产生振动。与此同时，A附近的质点也会受到同样力的作用使它们离开均衡点，并在各自的均衡点附近运动。这样弹性介质中单一质点的振动引起邻近质点的振动，邻近质点的振动又会引起更远质点的振动最终由近及远地向各个方向传播，从而形成机械波。
超声波是一种以波动形式在介质中传播的机械振动，提到了机械波传播所必需的两个条件：做机械振动的波源和能够传播机械振动的介质。振动与波动是相互关联的，振动产生波动，而波动是振动的传播。波动时介质中的质点会在各自的平衡位置附近做往复运动，并不随波前进，在波动中由各质点的位移连续变化将振动能量传播出去。
