超声波垂直入射到界面时的反射和透射
超声波从一种介质传播到另一个介质时，在两种介质的分界面上
反射：一部分能量反射回原介质内。
透射：一部分能量透过界面在另一介质内传播。
单一平界面的反射率与透射率
当超声波垂直入射到光滑平界面时，将在第一介质中产生一个与入射波方向相反的反射波，在第二介质中产生一个与入射波方向相反的投射波。
假设： 入射波的声压为 $ P_0 $ （声强为 $ I_0 $），反射波的声压为 $ P_r $ （声强为 $ I_r $），透射波的声压为 $ P_t $ （声强为 $ I_t $）。
声压反射率（$ r $）为反射波声压 $ P_r $ 与入射波的声压 $ P_0 $ 之比。 $ r = P_r / P_0 $
声压透射率（$ t $）为透射波声压 $ P_t $ 与入射波的声压 $ P_0 $ 之比。 $ t = P_t / P_0 $
声强反射率（$ R $）为反射波声强 $ I_r $ 与入射波的声强 $ I_0 $ 之比。 $ R = I_r / I_0 $
声强透射率（$ T $）为透射波声强 $ I_t $ 与入射波的声强 $ I_0 $ 之比。 $ T = I_t / I_0 $
推理结论：
- 界面两侧的总声压相等。$ P_0 + P_r = P_t $
- 界面两侧质点振动速度幅值相等。$ (P_0 - P_r) / Z_1 = P_t / Z_2 $
- $ T + R = 1 $
- $ t - r = 1 $
- 超声波垂直入射到某界面时的声强反射率与透射率与从何种介质入射无关。
- 当入射波介质的声阻抗远大于透射波介质声阻抗时（固/气界面），声压几乎全反射，无透射。
- 在检测中，探头和工作间如不施加耦合剂，则形成固/气界面，超声波将无法进入工件。
- 超声波垂直入射到两种声阻抗相差很小的介质组成的界面时，几乎全透射，无反射。
- 在焊缝检测中，若母材与填充金属结合面没有任何缺陷，是不会产生界面回波。
薄层界面的反射率与透射率
薄层：三个介质。
均匀介质中的异质薄层（$ Z_1 = Z_3 \neq Z_2 $）
$ d_2 $ 为异质薄层厚度；
$ \lambda_2 $ 为异质薄层中的波长
- 当 $ d_2 = n \times \frac{\lambda_2}{2} $（$ n $ 为整数）时，$ r \approx 0 $，$ t \approx 1 $。
- 当薄层两侧介质声阻抗相等，薄层厚度为其半波长的整数倍，超声波全透射，几乎无反射。称作半波透声层。
- 当 $ d_2 = (2n+1) \times \frac{\lambda_2}{4} $（$ n $ 为整数）时， 即异质薄层厚度等于其四分之一波长的奇数倍，声压透射率最低，声压反射率最高。
- 超声波对检测含有气体介质的裂纹等缺陷的灵敏度很高。
- 提高超声检测频率对于提高检测灵敏度时有利的。
薄层两侧介质不同的双界面（$ Z_1 \neq Z_2 \neq Z_3 $）
- 当 $ d_2 = n \times \frac{\lambda_2}{2} $（$ n $ 为整数）时， 即超声波垂直入射到两侧介质声阻抗不同的薄层时，若薄层厚度等于半波长的整数倍， 则通过薄层的声强透射率与薄层的性质无关。
- 当 $ d_2 = (2n+1) \times \frac{\lambda_2}{4} $（$ n $ 为整数），且 $ Z_2 = \sqrt{Z_1Z_3} $ 时， 即超声波垂直入射到两侧介质声阻抗不同的薄层时，若薄层厚度等于其四分之一波长的奇数倍，薄层声阻抗为两侧介质声阻抗的几何平均值时， 声强透射率等于1，超声波全透射。
声压往复透射率
探头接收到的回波声压 $ P_u $ 与入射波声压 $ P_0 $ 之比。$ T_往 = P_u / P_0 $
- 超声波垂直入射时，在底面全反射的条件下，声压往复透射率与声强透射率在数值上相等。
- 声压往复透射率与界面两侧介质的声阻抗有关，与从何种介质入射到界面无关。
- 界面两侧介质的声阻抗相差越小，声压往复透射率就越高，反之就越低。
- 声压往复透射率高低直接影响检测灵敏度高低，往复透射率高，检测灵敏度高。反之，检测灵敏度低。