超聲波是頻率高于人耳聽(tīng)覺(jué)上限（大于 20KHz）的音波，屬于聲學(xué)的一個(gè)子學(xué)科。

超聲波在物理性質(zhì)上與正?；蚩陕?tīng)見(jiàn)的聲音沒(méi)有區(qū)別，只是人類聽(tīng)不到超聲波。超聲波可以進(jìn)一步定義為在具有內(nèi)部彈性力或粘性力的介質(zhì)中傳播的壓力、應(yīng)力、粒子位移和粒子速度的振蕩，可以看作是在空氣或其他彈性介質(zhì)中的波動(dòng)。

超聲波可以通過(guò)空氣、水和等離子體等介質(zhì)傳播，既可以以縱向波的形式傳播，也可以以橫向波的形式傳播。超聲波可以由超聲源（例如通常使用壓電材料制成的傳感器的振動(dòng)隔膜）生成，超聲源在周圍介質(zhì)中產(chǎn)生振動(dòng)。隨著超聲源繼續(xù)使介質(zhì)振動(dòng)，振動(dòng)以聲速?gòu)某曉磦鞑コ鋈?，從而形成超聲波。在離超聲源一定距離的地方，介質(zhì)的壓力、速度和位移隨時(shí)間變化。

超聲波的傳播行為受介質(zhì)密度與壓力間關(guān)系的影響，而這種關(guān)系又受到溫度的影響，并決定了聲波在介質(zhì)中的傳播速度。介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)（如果介質(zhì)正在運(yùn)動(dòng)）可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向增大或減小聲波的絕對(duì)速度。例如，如果超聲波和流體沿同一方向移動(dòng)，則超聲波在流體中移動(dòng)的傳播速度可能會(huì)因流體的速度而增加。

如果超聲波和流體沿相反方向移動(dòng)，則聲波的速度可能會(huì)因流體的速度而降低。介質(zhì)粘度決定了聲音的衰減速率。對(duì)于許多介質(zhì)（例如空氣或水）而言，由于粘度引起的衰減可以忽略不計(jì)。但在橡膠、紙張等其他介質(zhì)以及棉花等軟材料中，較高的粘度會(huì)導(dǎo)致較大的聲能損失。

雖然超聲波的傳輸存在許多物理復(fù)雜性，但在接收點(diǎn)（如麥克風(fēng)或超聲波傳感器），超聲波可以簡(jiǎn)單地解釋為具有頻率或波長(zhǎng)、振幅、聲壓或強(qiáng)度、聲速和方向等特性的壓力和時(shí)間。

聲速取決于聲波通過(guò)的介質(zhì)，是材料的基本特性。聲速與介質(zhì)的體積模量與密度的比值平方根成正比。這些物理特性和聲速隨環(huán)境條件（如溫度和濕度）而變化。

聲壓級(jí)或 SPL 定義如下：

L_p=10log (p²/pref²)

其中

P = rms 聲壓 (Pa) pref = 基準(zhǔn)壓力，2×10?5Pa

在空氣中常用的基準(zhǔn)聲壓是 20 微帕斯卡，在水中為 1 微帕斯卡。當(dāng)聲音通過(guò)介質(zhì)時(shí)，聲壓會(huì)隨著距離的增大而減小。在理想情況下，聲壓只會(huì)隨著聲波擴(kuò)散而降低。然而，現(xiàn)實(shí)世界中的各種因素會(huì)進(jìn)一步降低聲壓。

散射和吸收會(huì)產(chǎn)生額外的影響。散射是指聲音朝原始傳播方向以外的方向反射，而吸收是將聲能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。散射和吸收的綜合效應(yīng)稱為衰減。超聲波衰減是超聲波在材料中傳播時(shí)的衰減速率。

當(dāng)邊界兩側(cè)材料的聲阻抗不同時(shí)，超聲波會(huì)在邊界處發(fā)生反射。材料的聲阻抗定義為密度和聲速的乘積。聲阻抗對(duì)于確定具有不同聲阻抗的兩種材料邊界處的聲傳輸和反射、超聲波傳感器的設(shè)計(jì)以及評(píng)估聲音在介質(zhì)中的吸收情況而言非常重要。

聲阻抗的這種差異通常稱為阻抗失配。阻抗失配越大，在兩種介質(zhì)之間的接口或邊界可以反射的能量百分比就越大。

超聲波聲納橫截面 (SCS) 用于衡量聲納對(duì)物體的可檢測(cè)性。SCS 越大，表示物體更容易被檢測(cè)到。物體將有限數(shù)量的聲納能量反射回聲源。影響這一點(diǎn)的因素包括制造目標(biāo)的材質(zhì)、目標(biāo)相對(duì)于所發(fā)出聲納信號(hào)波長(zhǎng)的大小、目標(biāo)的絕對(duì)大小以及目標(biāo)的形狀。

目標(biāo)的形狀還會(huì)影響入射角（聲納波束與目標(biāo)特定部分接觸時(shí)的角度）和反射角（反射光束離開(kāi)目標(biāo)接觸部分時(shí)的角度）。物體的 SCS 是一個(gè)專門設(shè)計(jì)的反射球體的橫截面積，該球體能夠產(chǎn)生與該物體相同強(qiáng)度的反射。這個(gè)假想球體的尺寸越大，可產(chǎn)生的反射就越強(qiáng)。聲納目標(biāo)的 SCS 是一個(gè)有效的面積，用于攔截發(fā)射的聲納功率，然后將該功率以各向同性方式散射回聲納接收器。