1.声压

声压是在声波传播过程中介质质点在交变振动的某一瞬时所受的附加压强。它表示了单位面积上所受的力，具有力的概念。声压的单位是帕斯卡（Pa）。1Pa=10^-5bar（巴）=10dyn/cm²=10^-6MPa≈10^-5kgf/cm²。当超声波在介质中传播时，介质每一点的声压随着时间和振动位移量的不同而变化。也就是说，瞬时声压p_m是时间、距离的函数，可由式（1-11）表达。

p_m=pcos（ωt+φ）=ρcvcos（ωt+φ） （1-11）

式中 p——声压振幅；

ρ——介质密度；

c——介质中的波速；

ω——圆频率，ω=2πf；

t——质点位移时间；

φ——质点振动相位角；

v——质点振动速度。

工程上实际应用时，通常把声压振幅p简称为声压，并使它与A型脉冲反射式探伤仪显示屏上的回波高度建立一定的线性关系，从而为确定超声波检测中的定量方法打下基础。

由P=ρcv可知，介质中某点的声压与介质密度ρ、波速c和质点振动速度v成正比。固体介质由于密度大、波速高和质点振动速度高，所以置于同一超声场中的介质（离声源距离相同），以固体介质中的声压为最高，液体中声压次之，气体中声压最小。就不同固体介质而言，由于材料性质、密度、波速的差异，因此它们的声压也有所区别。

2.声强

声强就是声强度，它表示单位时间内在垂直于声波传播方向的介质单位面积上所通过的声能量，即声波的能流密度。对于简谐波，常将一个周期中能流密度的平均值作为声强，用符号I表示。

也可写为

式中 Z——声特性阻抗，Z=ρc。

从式（1-13）可以看出：在同一介质中，声强与声压的二次方成正比。超声波检测时，显示屏上显示的反射体回波高度H只与其反射声压p成正比（即。

3.声强级和分贝

声强级即声强的等级，用来考察声强的大小等级。一般来说，人耳可闻的最弱声强为I₀=10^-16W/cm²，称为基准声强。人耳可忍受的声强可达到10^-4W/cm²。二者的声强差数量级级差很大，不便于比较。为方便计算和比较，采用常用对数来表示声强级，即(www.daowen.com)

式中 I₁——两个相比较的声强级；

I₀——基准声强。

声强级的单位为贝尔（Bel）。因为单位贝尔比较大，在工程上应用时将其缩小为原来的1/10后以分贝为单位，用符号dB表示，则式（1-14）可写为

由于同一介质中声特性阻抗相同，所以有

式中 L_p——声压级（dB）。

当超声波探伤仪具有较好的放大线性（垂直线性）时，则有

式中 H₁、H₀——反射声压为p₁和p₀时的回波高度。

如图1-19所示，波F₁对应的H₁=100%H，波F₂对应的H₂=50%H，波F₃对应的H₃=20%H，则F₁和F₂的波高相差dB数为

ΔdB=20lgH₁/H₂=20lg（100%/50%）=20lg2≈6dB

则F₁和F₃的波高相差dB数为

ΔdB=20lgH₁/H₃=20lg（100%/20%）=20lg5≈14dB

图1-19 声强波示例

4.声特性阻抗

介质的密度ρ和波速c的乘积称为声特性阻抗。由p=ρcv可知，在同一声压的情况下，ρc越大，质点振动速度v越小，所以把ρc称为介质的声特性阻抗，以符号“Z”表示。声特性阻抗的单位是帕·秒/米（Pa·s/m）或千克每平方米·秒[Kg/（m²·s）]。超声波由Z₁介质入射至Z₂介质时，在异质界面上声压、声强的反射（或透射）系数，主要取决于这两种介质的声特性阻抗之比。实验证明，气体、液体和金属之间特性阻抗之比接近于1∶3000∶80000。