超音波波速法係利用發射器發出電能，藉由轉換器(Transducer)轉換成 機械能，使壓電探頭產生壓縮振盪發出超音波脈衝(Pulse)傳入檢測體，若檢 測體密度不同，超音波脈衝通過時會產生不同之訊號，由波傳之歷時及振 幅大小的變化，來測定P波通過檢測體的波速及檢測體內部瑕疵的位置
【13】。
一般而言，超音波所傳送之應力波波頻較高(約0.5MHz~25MHz，常用 者為1MHz~5MHz)，只要音波能量能完全穿透檢測體厚度，則不論待檢物 體是金屬或非金屬皆可檢測，此項特點，使得超音波檢測在非破壞檢測方 法中之應用更為廣泛，對於各種不同材料，超音波波頻之適用範圍，如表 4-2所示。
由於混凝土材料的異質性(Heterogeneous)，在檢測上，高頻波雖然可獲 得較高的解析度，但是高頻波波頻容易散射、能量衰減大，波傳距離短，
使得可偵測的深度受限，近來雖然有使用較低頻探頭超音波，惟低頻則造 成解析度不足，使得超音波檢測技術在對混凝土材料作檢測方面，無法獲
得令人較滿意之測試結果【17】。
若混凝土的骨材配比及水灰比等特性控制在一定條件下，其產生之P 波波速與混凝土強度間則存有一定的關係，其關係乃基於高密度混凝土具 有高強度，密度降低的結果，P波波速與混凝土強度均降低【12】，基本上Cp2
? E ? fc ，( Cp：P波波速，E：彈性模數，fc：混凝土抗壓強度) ， 故由波速來推估混凝土強度，應屬可行。依據吳政忠教授與方金壽先生等 人所完成之研究，將發射波源與接收器均置於檢測體同一側，則量測R波波 速，並配合量測P波波速，可準確測定現場混凝土結構之彈性模數E與剪力 模數G(或卜松比ν)【20】。其可應用之相關方程式如下：
ρ
λ G
Cp = + 2
ρ ν ν
ν ) 2 1 )(
1 (
) 1 (
− +
= E −
(4-1)
ρ Cs = G
ρ ν ) 1
(
2 +
= E
(4-2)
ν ν
+
= +
1
) 12 . 1 87 . 0 (
CR (4-3)
ν ν 2 1
) 1
( 2
−
= − Cs
Cp (4-4)
式中：
Cp：P波波速(P-wave Velocity)
：S波波速(S-wave Velocity)
CR：R波波速(R-wave Velocity)
λ = (1 ν )(1 2ν ) ν
− +
E λ：拉梅常數(Lame
′
Constant) (4-5)G =
) 1
(
2 + ν
E G：剪力模數(Shearing Modulus) (4-6)
ρ：密度，單位體積質量(Mass Density) ν：卜松比(Poissn′s Ratio)
ex. ν(concrete) = 0.25
⇒
= 1.7 CsCp
目前常用之超音波檢測技術有1.脈波反射法(Pulse-Echo)， 2.穿透法 (Transmission)，3.共振法(Resonance)【13】。
1.脈 波 反 射 法 (Pulse-Echo)
由探頭向檢測體發射超音波，音波到達檢測體底面後反射回來，再由接收 探頭接收，顯示於陰極射線管上(CRT)，藉波傳歷時及銀幕上的回波影像 來判定瑕疵位置、大小。
2.穿 射 法 (Transmission)
由探頭向檢測體發射超音波，依據波速之變化及由瑕疵面散射所發生之變 化來偵測瑕疵的位置，依探頭設置位置不同，又分為(1)直接穿射法，(2) 半直接穿射法，(3)表面檢查法。
(1)直 接 穿 射 法
係將發射探頭和接收探頭設置在檢測體相對兩表面，此法靈敏度高，
適用於厚度較大，且兩表面皆易放置探頭的檢測體，如圖4-2-1。
(2)半 直 接 穿 射 法
無法在檢測體相對兩表面設置發射探頭和接收探頭時，可將發射探頭 和接收探頭分別設置在檢測體兩垂直面，惟此法僅能測得檢測體表面 強度，無法測得太深層的強度，兩探頭位置不得相距太遠，如圖4-2-2。
(3)表 面 檢 查 法
僅能在檢測體一側安放探頭的情形，由探頭發射之P波以一角度入射，
並轉換成表面波(R波)，R波僅能在檢測體表面傳播，其能量會隨著深 度的增加而衰減，故受檢測體的深度不得大於一個波長，如圖4-2-3。
3.共 振 法 (Resonance)
係利用可調頻率之超音波探頭作用檢測體，使檢測體受激盪而產生振動，
當檢測體之振動頻率等於發射探頭之頻率時會產生共振現象，振動使探頭 能量增加，並由儀器顯示出來，藉此偵測檢測體性質及瑕疵，由量測共振 頻率可測定檢測體厚度，檢測體厚度為半波長的整數倍。