超聲波是機械振動在彈性介質中的傳播。簡諧振動是最簡單的機械振動，其特征可以用振幅、頻率和初相位三個參數來表示。

對于以x=0為平衡位置，沿x軸作簡諧振動的物體可描述為

x=Asin(w₀t +φ)                      （3-1）

式中，A為物體離開平衡位置的最大距離，稱為振幅(m);0為物體振動的角頻率，它表示物體在2π秒時間內的振動次數，單位是rad/s(弧/度/秒)，有時也稱為系統的固有頻率或本征頻率; t為時間(s); φ為初相位，是t=0時物體所處的相位; (w₀t +φ)為振動相位，其決定了物體在任一時刻的運動狀態。

可以證明:若干個具有不同頻率、振幅、初相位的簡諧振動的組合可以得到各種復雜的振動。反之，各種復雜振動也可看做是由許多簡諧振動組合而成的，并且通過頻譜分解的手段可以將復雜振動分解成各個簡諧振動。簡諧分量及其各自的振幅、頻率和初相位叫做復雜振動的頻譜。在數學上，借助傅里葉級數和傅里葉變換方法，可以精確地對復雜振動進行分解，從而找出組成一個復雜振動的各個簡諧振動分量的振幅和初相位。按照傅里葉分析理論，滿足一定條件的一個任意周期函數可以展開成傅里葉級數，也就是展開成許多簡諧振動函數的和。超聲波檢測中通常使用的是脈沖波，每個脈沖波中都包含著一系列不同頻率的正弦(或余弦)波，每個頻率成分的正弦(或余弦)波都對應著一類簡諧振動。