在空气中，人们说话、演奏乐器都会产生声音，自然界里的风雨、雷电、地震过程也有声音发出。产生声音的条件是有振动和有传播振动的介质，这些介质可以是空气、水和岩石、钢铁等，即气体、液体、固体。发出振动的物体叫做声源，根据声源在介质中产生的振动的特征，声源又可分成单极子和偶极子声源。球形的炸弹爆炸，振动使空气同时膨胀，然后又使空气同时收缩，这样就在空气中产生分子疏密不同的分布，以声源（炸弹）为中心对称地向外辐射能量并有声音向外传播，这就是单极子声源。如果敲击铜锣，振动的锣面一侧使空气受到压缩而使分子密集，另一侧则因空气膨胀而使分子稀疏，锣的两侧空气分子稀疏和密集分布是相反或不对称的，这就是偶极子声源。
自然界中，石英一类的晶体在某些方向上受到压力作用时，在其表面上会产生电荷，这叫做压电效应；如果沿石英晶体的某些方向施加交变电场，则石英会产生与外加的电场频率相同的振动，这就是逆压电效应。通常，用这种效应在海洋中或在井下，使海水或井内的流体（钻井液或水）中产生声波，这就是人工声源，可在井下产生有一定频率和幅度的声波信号。但是，石英的压电效应很微弱，在石英晶体表面上加1000伏的电压，由于电场作用而产生的使石英的厚度变化仅千分之二微米（2纳米）。1950年以后，人们发现烧结后的钛酸钡(BaTiO3)陶瓷在经过加高压电场处理后（叫做极化），有比石英明显得多的压电效应，因此这类材料叫做“压电陶瓷”。现在用得最普遍的是锆钛酸铅(PZT)类的压电陶瓷，这种材料可以加工成任意形状，并可改变压电陶瓷的尺寸（如厚度、高度等）来调节振动的频率，这就是井下所用的人工声源。通常，在井下用锆钛酸铅类压电陶瓷做成圆管状，施加交变电场，使之成为单极子声源；也可以将压电陶瓷加工成片状，通过在片状陶瓷的两侧施加不同相位的电场，使之产生像锣面一样的振动，这就是井下的偶极子声源图。
