1.1.3 次聲波、聲波和超聲波

次聲波、聲波和超聲波都是在彈性介質中傳播的機械波，在同一介質中的傳播速度相同，它們的區別主要在于頻率不同。

人們日常所聽到的各種聲音，是由于各種聲源的振動通過空氣等彈性介質傳播到耳膜，引起耳膜振動，并牽動聽覺神經，產生聽覺，但并不是任何頻率的機械振動都能引起聽覺，只有當頻率在一定范圍內的振動才能引起聽覺。人們把能引起聽覺的機械波稱為聲波，頻率為20～20000Hz。頻率低于20Hz的機械波稱為次聲波，頻率高于20000Hz的機械波稱為超聲波。

超聲波檢測所用的頻率一般為0.5～15MHz，對鋼等金屬材料的檢測，常用的頻率為1～5MHz。

超聲波具有以下特性：

（1）方向性好 超聲波是頻率很高、波長很短的機械波，在無損檢測中使用的波長為毫米數量級。超聲波像光波一樣具有良好的方向性，可以定向發射，就好比一束手電筒燈光可以在黑暗中尋找到所需物品一樣在被檢材料中發現缺陷。

（2）能量高 超聲波頻率遠高于聲波，而能量（聲強）與頻率平方成正比，因此超聲波的能量遠大于聲波的能量，如1MHz的超聲波的能量相當于1kHz的聲波的100萬倍。

（3）能在界面上產生反射、折射和波形轉換 在超聲波檢測中，特別是在超聲波脈沖反射法檢測中，利用了超聲波具有幾何聲學的一些特點，例如，超聲波在介質中直線傳播，遇界面產生反射、折射和波形轉換等。

（4）穿透能力強 超聲波在大多數介質中傳播時，傳播能量損失小，傳播距離大，穿透能力強。在一些金屬材料中其穿透能力可達數米，這是其他檢測手段所無法比擬的。

超聲波除用于無損檢測外，還可以用于機械加工，如加工紅寶石、金剛石、陶瓷石英和玻璃等硬度特別高的材料；可以用于焊接，如焊接鈦、釷、錫等難焊金屬。此外，在化學工業上可利用超聲波作催化劑，在農業上可利用超聲波促進種子發芽，在醫學上可利用超聲波進行診斷、消毒等。