超聲波是一種機械波，機械振動與波動是超聲波探傷儀的物理基礎。物體沿著直線或曲線在某一平衡位置附近作往復周期性的運動，稱為機械振動。振動的傳播過程，稱為波動。波動分為機械波和電磁波兩大類。機械波是機械振動在彈性介質中的傳播過程。 機械波主要參數有波長、頻率和波速。波長?：同一波線上相鄰兩振動相位相同的質點間的距離稱為波長，波源或介質中任意一質點完成一次全振動，波正好前進一個波長的距離，常用單位為米(m)；頻率f：波動過程中，任一給定點在1秒鐘內所通過的完整波的個數稱為頻率，常用單位為赫茲(Hz)；波速C：波動中，波在單位時間內所傳播的距離稱為波速，常用單位為米/秒（m/s）。
由上述定義可得：C=?f，即波長與波速成正比，與頻率成反比；當頻率一定時，波速愈大，波長就愈長；當波速一定時，頻率愈低，波長就愈長。
次聲波、聲波和超聲波都是在彈性介質中傳播的機械波，在同一介質中的傳播速度相同。它們的區別在主要在于頻率不同。頻率在20~20000Hz之間的能引起人們聽覺的機械波稱為聲波，頻率低于20Hz的機械波稱為次聲波，頻率高于20000Hz的機械波稱為超聲波。次聲波、超聲波不可聞。
超聲波探傷儀所用的頻率一般在0.5~10MHz之間，對鋼等金屬材料的檢驗，常用的頻率為1~5MHz。超聲波波長很短，由此決定了超聲波具有一些重要特性，使其能廣泛用于超聲波探傷儀的無損探傷。