超声检测时，经常遇到耦合层和缺陷薄层等问题，这些都可归结为超声波在薄层界面的反射和透射问题。此时，超声波是从声阻抗为Z₁的第一介质入射到Z₁和Z₂界面，然后通过声阻抗为Z₂的第二介质薄层入射到Z₂和Z₃界面，最后进入声阻抗为Z₃的第三介质，如图2-31所示。

1.均匀介质中的异质薄层（Z₁=Z₃≠Z₂）

此时声压反射率与声压透射率分别为

图2-31 介质中薄层的反射与透射

式中 d₂——异质薄层厚度；

λ₂——异质薄层中的波长；

m——两种介质声阻抗之比，m=Z₁/Z₂。

由以上公式可知：

①当（n为整数）时，r≈0，t≈1。这说明当薄层两侧介质声阻抗相等，薄层厚度为其半波长的整数倍时，超声波全透射，几乎无反射（r≈0），好像不存在异质薄层一样。这种透声层常称为半波透声层。

②当（n为整数）时，即异质薄层厚度等于其1/4波长的奇数倍时，超声透射率最低，声压反射率最高。

不过以上1/2波长全透射和1/4波长透射率最低的问题，在超声检测中实用意义并不大，原因主要有两个，一是上述公式只有当Z₁和Z₂为同一数量级时，1/2波长和1/4波长产生的透射问题才有意义，如果两者相差太大，比如钢中或铝中的分层或裂纹中的物质若为气体，则气隙再薄也会全反射，而不会有全透射。如f=1MHz时，钢中厚度≥10^-5mm的气隙就会产生全反射而不会有透射，而此时气体中的波长约为0.34mm，其半波长为0.17mm，1/4波长为0.085mm，都远大于产生全反射的气隙厚度10^-5mm，因此都是全反射。若f>1MHz，则产生全反射的厚度更薄。

二是超声检测通常使用的是脉冲波，脉冲波含有多个甚至无限个频率分量，每个频率分量的波长各不相同，因此即使有某个分量满足半波长或1/4波长条件，其他分量并不满足此条件。(www.daowen.com)

因为超声检测中很少用到单频波，故对耦合层厚度和保护膜厚度的选择也是类似的情况，实践中并不存在半波长耦合效果好而1/4波长耦合效果差的问题，如接触法检测中，显示屏上的反射波波幅会随按压探头力度的增加而增加，从而说明耦合层厚度越薄，耦合效果越好。此结论也与式（2-43）、式（2-44）相符合。在式中以d₂≈0代入可得r≈0，t≈1。

在水浸法探伤中，水层厚度选择主要考虑聚焦探头的焦距或多次重合法对应的水距，而不会刻意根据n倍的来调节。

同样的分析也适用于直探头保护膜厚度的选择，如果不考虑保护膜的使用寿命，仅从声波穿透效果考虑，实验证明保护膜越薄，声波穿透效果越好，因为此时对使用脉冲波（即多频波）的超声检测而言，也不存在保护膜厚度为1/4波长时穿透效果最好的情况。

2.薄层两侧介质不同的双界面

对于Z₁≠Z₂≠Z₃，即非均匀介质中的薄层，例如晶片-保护膜-工件，其声强透射率为

此时，若使用的是单频波，当：（n为整数），且时，会产生全透射，即

式（2-46）表明，超声波垂直入射到两侧界面介质声阻抗不同的薄层，若薄层厚度等于λ₂/4的奇数倍，薄层声阻抗为其两侧介质声阻抗几何平均值时，即，其声强透射率等于1，超声波全透射。这对于使用单频波的直探头保护膜设计具有重要的指导意义。

前面分析过，对使用脉冲波的超声检测而言，保护膜越薄，透声效果越好。此结论也与式（2-45）相符，在式中取d₂≈0，或者d₂满足（λ₂取峰值频率的波长），可得

此时声强透射率与Z₂无关，好像中间层（保护膜）不存在。例如，接触式直探头压电晶片的声阻抗Z₁=33×10⁶kg/（m²·s），工件（钢）Z₁=46×10⁶kg/（m²·s），刚玉保护膜厚度d₂≈0，由式（2-47）可得此时T≈97.6%。