1、声波的反射和折射
声波的传播和光在透明介质中转播类似，都有反射和折射，如下图所示：
1）反射图
2）折射图
3）理论公式
反射时：入射角 等于 反射角
折射时：和两种介质的传播速度有关，下图中C1和C2表示在两种介质中的传播速度
2、圆型-晶片辐射声场
单晶片超声的声波怎么传输的？以前以为像是喇叭形状，从根部向外传播，实际传输如下所示，分为近场区、过渡区和远场区。
2.1 近场区
在近场区内，晶片上的各个子波源产生的声波相互叠加干涉，声压分布不均匀，由于波的干涉现象，存在多个声压极大值和极小值，也称干涉区。
在近场区，同一缺陷在不同深度回波高度差异巨大，因此严禁用于缺陷定量，只能做定性检测。
近场区范围：探头表面到N0的范围内；
圆形探头的计算方法如下：
注意：不适于矩形探头、聚焦探头等
参数：
- D 为晶片直径
- λ为探头辐射声波的波长
- 当D/λ>10时，采用近似公式计算
小知识
双晶探头的声场特性不同，有效检测区可以避开近场区，适合检测近表面缺陷
2.2 远场区
在远场区，声束开始扩散，声压随距离增加单调递减，声压分布稳定、可预测，缺陷回波高度与缺陷大小成正比关系，是缺陷定量的理想区域
声束扩散用半扩散角表示
γ0表示远场辐射主瓣与临近旁瓣之间的零点对应的半扩散角；
在声束扩散区，主瓣声束直径的计算以探头中心为原点、按照
扩散角进行计算
2.3 过渡区
从近场到远场区之间是过渡区，过渡区内既有类似于近场的部分，又有类似于远场的部分。
在过渡区内，位于 1.64 倍N0 的位置之前，声束直径小于晶片直径；
在 1.64 倍N0 处，声束直径等于晶片直径；
之后，声束直径大于晶片直径;
在 3倍N0之后的扩散区，声压呈球面波向外扩散，声压幅度与距离的一次方成反比。
3、矩形-晶片辐射声场
矩形晶片的辐射声场与圆形晶片类似，也有近场区和远场区。
一般情况下，由于矩形的两个边长不相等，因此在两个边长方向上的辐射特性也是非对称的，远场区的声束横截面为椭圆形。
在近场距离以内，声束不扩散，横截面接近晶片形状，但声压分布不均匀，存在一些极大值点。
因为晶片的两个边长不等，沿两个边长方向的分布也不对称。
在近场距离处，声束横截面是椭圆形，椭圆的长轴对应边长较大的方向。
随着距离增加，声束横截面逐渐变成圆形，旁瓣也从沿两个边长方向的分布为主逐渐变成圆周对称形状
4、相控阵探头辐射声场
当不施加任何相控延迟法则，同时激励阵列探头所有晶片（称为零延迟激励），则探头的近场距离ܰ以及远场指向性与相同尺寸的单个矩形晶片一致。
4.1 极坐标和直角坐标
相控阵探头和矩形晶片一样，也有主瓣和旁瓣，但栅瓣是阵列探头的特有现象
1）极坐标
2）直角坐标
4.2 主瓣、旁瓣、栅瓣
1）主瓣是在探头激活孔径范围内，按照设定的相控偏转角度形成的主声束。主瓣是检测时使用的主要能量束，主瓣的质量直接决定了检测的灵敏度、分辨力或检测工艺的有效性。
2）旁瓣处于主瓣的两侧，能量小于主瓣。旁瓣是检测时不需要的能量，有时可能带来虚假显示，所以需要对其加以控制和最小化。
旁瓣是探头辐射面尺寸大于波长时的固有特征，不能完全消除，但应当尽量减小其影响程度。
3）栅瓣是阵列探头最重要的特征，能量可能很大，甚至超过主瓣，危害性比旁瓣更严重，是阵列探头设计和使用时要着重考虑的因素。
栅瓣可以通过仔细设计探头频率、阵元间距和相控偏转角度加以去除或减弱
注意：当偏转角度大时，容易出现栅瓣。
4.3 阵元个数的影响
增加阵元个数
优点：
探头有效孔径的增加，可减小主瓣的扩散角，并压低旁瓣幅度，提高了主瓣幅度；
缺点：
近场距离会增大，未扩散区的声束宽度也将增加，导致分辨力变差；
只有在远场区才能获得相对更窄的波束和更高的分辨力