超聲波法利用瑞利散射的物理現象。當隨機分布的散射物體遠小于波長時，就會出現瑞利狀態的散射。后向散射功率隨入射波頻率的四次方增加。例如，在超聲檢測中，它可用于微觀結構表征和有效晶粒尺寸評估[3]。在瑞利體系中，后向散射功率取決于散射物體的有效尺寸的三次方。在固體材料中，由于鐵的聲學晶體各向異性，可以使用剪切波，其優點是具有較高的散射系數，但具有角束掃描的實際缺點多晶金屬中的晶粒是密集堆積的。假設有效 的平均晶粒尺寸、不存在多重散射貢獻、平均干 涉和晶界處的平均折射率[4]，簡化了基本方 程。 瑞利散射系數 σλ 估計為： σλ ～ ?4 ? Ae3 ? RM 這種簡化的關系顯示了材料因素在后向散射 強度中的作用。頻率 ? 是比例因子；頻率的增加 會使材料特性的分辨率以四次方增加。有效晶粒尺寸 Ae3 表示各種散射源的貢獻和多重散射的影 響，RM表示散射物體界面處的平均阻抗對比 度。 假設細晶粒馬氏體和粗晶粒核心材料之間存 在界面，測量的反向散射強度的增加通過飛行時 間評估提供有關界面深度的信息，知道角度入射 角和聲速。該方法檢測到未受影響的核心材料的 過渡，從而指示總硬化深度 (THD) 的厚度。 但是，不可能測量表面滲碳層深度 (CHD) 或滲 氮硬化深度 (NHD)，因為通過有效晶粒尺寸在 表面和芯部之間沒有明確定義的界面。