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一、核心机制：声阻抗差异引起的强反射
超声波在均匀材料中传播时基本沿直线前进、几乎无反射；但空气（气孔内是气体）与金属基体的声阻抗差异非常大——空气的声阻抗远小于金属，钢中的空气声阻抗差异可达约10⁶倍。声波遇到这种差异明显的界面时，大部分能量会被反射回来，形成“缺陷回波”。
值得注意的是，超声波很难通过“气体—固体”界面，所以气孔这类含气缺陷几乎是全反射，这也是它容易被检出的原因。
二、探头的工作链条：电→声→电
超声波探头（换能器）的核心是压电晶片，靠压电效应实现双向转换：
发射：仪器施加高频电脉冲，压电晶片发生逆压电效应，把电能变为高频机械振动（超声波），经耦合剂传入工件内部。
传播与反射：声波在工件内前进，遇到气孔界面时部分声波提前被反射返回。
接收：反射波回到探头，压电晶片发生正压电效应，把机械振动重新变成电信号送给主机。
三、从回波读出缺陷信息
主机把电信号放大处理后，在屏幕上以波形显示，横坐标是传播时间，纵坐标是回波幅度（与缺陷反射面积相关）：
有无缺陷：无缺陷时只始波与底波；存在气孔、裂纹、夹杂时，会在底波前多出一个缺陷波。
定位：由发射波与缺陷回波的时间差，结合材料声速（钢中约5900 m/s、铝中约6300 m/s）算出缺陷深度。
定量：回波越高，通常缺陷越大；可与标准试块人工缺陷对比评估当量尺寸。
定性：结合波形特征与位置辅佐判断缺陷类型（球形气孔各方向反射较均匀，不规则气孔反射特征复杂）。
四、为什么“肉眼看不见”也能测到
关键是缺陷只要与母材存在声学边界（声阻抗不同），就能产生反射——微米级气孔同样如此。加上超声波在固体中传输损耗小、穿透力强、灵敏度高，可以检测厚大工件内部的体积型缺陷，且不损坏工件。
五、实际应用中的注意点
气孔的形状、尺寸、分布会明显影响检测效果，需要针对不同缺陷选择合适的探头频率、检测角度和扫描方式。此外，超声检测存在近表面盲区，实际工程中常配合其他方法互补使用。
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