超声波可以干涉衍射吗？灵科超声波带你认识超声波波动过程中产生的干涉与衍射

干涉与衍射是声波波动特性的体现。它是用波动的观点，研究两列以上的声波相遇及声波遇到障碍物时发生的物理过程。它能正确描述几何声学难以解释的许多声学现象。

在线性声学中，声波满足叠加原理。即当两列以上的声波在同一媒介中传播相遇时，在相遇区域内，任一点的振动是各列波所引起的振动的合成。而在相遇之后，各波仍保持各自原有的特性（频率、波长、振动方向等）不变，继续沿原有的传播方向前进，独立进行传播。

当两列具有相同频率、固定相位差的单一正弦波相遇叠加时，就会发生干涉现象。

干涉的结果是在干涉区域形成固定的声场空间分布。即场中某些位置上声波加强，而在另外一些位置上声波减弱。在某一位置上，声场究竟是加强还是减弱以及加强及减弱的程度，取决于两波到达该位置时的相位差。

分析超声衍射的物理基础是惠更斯（Huygens）原理。该原理由荷兰物理学家惠更斯于 1690年提出。按此原理，媒质中波动传到的各点，都可以看作是发射声波的新波源（或称次波源）。以后时刻的波阵面，可由这些新波源发出的子波波前的包络面做出。

将这一原理运用于衍射问题，可分析声源辐射声场特性，也可解释超声波遇到障碍物 时，波阵面发生畸变的现象，下面分远场区和近场区分别讨论。

• 远场区：

设超声波换能器是一小圆片，可以把表面上的每点都看成是振源，衍射出一个小球面波（子波），这些子波是没有指向性的。但离开换能器的空间某一点的声压是这些无数个子波叠加的结果（衍射），却有指向性。指向性用所谓指向性图案来描述（如图），圆片换能器的指向性图案是由一个主瓣与几个副瓣构成。

圆片换能器的指向性

• 近场区：

在换能器表面附近，由于衍射的结果，沿某轴向各点的声场会周期性地出现极大值和极小值（如图），I代表离圆片距离x处的声强，代表声场的极大值。

轴向近场区衍射

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