超聲波是頻率高于人耳聽覺上限（大于 20KHz）的音波，屬于聲學的一個子學科。

超聲波在物理性質(zhì)上與正?；蚩陕犚姷穆曇魶]有區(qū)別，只是人類聽不到超聲波。超聲波可以進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。

超聲波可以通過空氣、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隔膜）生成，超聲源在周圍介質(zhì)中產(chǎn)生振動。隨著超聲源繼續(xù)使介質(zhì)振動，振動以聲速從超聲源傳播出去，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)的運動（如果介質(zhì)正在運動）可以根據(jù)運動方向增大或減小聲波的絕對速度。例如，如果超聲波和流體沿同一方向移動，則超聲波在流體中移動的傳播速度可能會因流體的速度而增加。

如果超聲波和流體沿相反方向移動，則聲波的速度可能會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。但在橡膠、紙張等其他介質(zhì)以及棉花等軟材料中，較高的粘度會導致較大的聲能損失。

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

聲速取決于聲波通過的介質(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。

聲壓級或 SPL 定義如下：

L_p=10log (p²/pref²)

其中

P = rms 聲壓 (Pa) pref = 基準壓力，2×10?5Pa

在空氣中常用的基準聲壓是 20 微帕斯卡，在水中為 1 微帕斯卡。當聲音通過介質(zhì)時，聲壓會隨著距離的增大而減小。在理想情況下，聲壓只會隨著聲波擴散而降低。然而，現(xiàn)實世界中的各種因素會進一步降低聲壓。

散射和吸收會產(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稱為衰減。超聲波衰減是超聲波在材料中傳播時的衰減速率。

當邊界兩側(cè)材料的聲阻抗不同時，超聲波會在邊界處發(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、超聲波傳感器的設計以及評估聲音在介質(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) 用于衡量聲納對物體的可檢測性。SCS 越大，表示物體更容易被檢測到。物體將有限數(shù)量的聲納能量反射回聲源。影響這一點的因素包括制造目標的材質(zhì)、目標相對于所發(fā)出聲納信號波長的大小、目標的絕對大小以及目標的形狀。

目標的形狀還會影響入射角（聲納波束與目標特定部分接觸時的角度）和反射角（反射光束離開目標接觸部分時的角度）。物體的 SCS 是一個專門設計的反射球體的橫截面積，該球體能夠產(chǎn)生與該物體相同強度的反射。這個假想球體的尺寸越大，可產(chǎn)生的反射就越強。聲納目標的 SCS 是一個有效的面積，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。