操作理论
声波无处不在，是空气或水等介质所携带的一种机械振动。超声检测涉及的频率超出人类听力的上限，高于20 KHz。最常见的范围为500 KHz ～ 20 MHz，虽然有时也会使用更高或更低的频率。确切的检测频率要根据当前的特定应用来选择。所有超声测厚仪的工作原理都是非常精确地测量由超声探头产生的声波脉冲通过被测样件所需的时间。声波会从不同材料之间的边界反射回来，例如钢管内壁与空气或液体之间的界面，因此这种测量通常可以从材料一侧以“脉冲/回波”模式进行。
探头中装有一个压电晶片，晶片受到短的电脉冲激励，会产生一阵超声波。声波被耦合到被测材料中，并在材料中传播，直到碰上底面或其他边界。然后声波反射回到探头，探头再将声能转换为电能。从本质上讲，测厚仪倾听的是来自材料另一侧的回波。通常，声波在表面与底面之间传播所用时间只有几百万分之一秒。测厚仪的程序中包含了被测材料的声速，这样就可以通过简单的数学关系计算出厚度。
T = (V) × (t/2)
其中
T = 工件的厚度
V = 被测材料中的声速
t = 测量到的往返传播时间
在某些情况下，还会减去零位偏移值，以去除声波在仪器和声程中的某些固定延迟。
值得注意的是，被测材料中的声速是该计算中的重要部分。声波在不同材料中会以不同的速度传播，一般来说，在硬材料中声速较快，在软材料中声速较慢，而且声速会随着温度的变化而发生显著的变化。因此，一定要将超声测厚仪校准为被测材料的声速，而且校准时的准确度有多好，检测的准确度就会有多好。校准通常要使用一个厚度已知的参考标准试块完成。在高温测量的情况下，还需要记住，声速会随着温度的变化而变化，因此为了获得上佳精度，参考标准试块的温度应该与被测样件的温度相同。
声波频率越高，相关波长越短，越可以测量更薄的材料。频率越低，波长越长，在材料中穿透得更远，因此低频声波可以检测非常厚的样件或玻璃纤维和粗粒铸造金属等声波传输效率较低的材料。要选择一个适当的检测频率，通常需要平衡这些对分辨率和穿透力的要求。在超声频率范围内，声波具有很强的方向性，虽然声波可以自由穿过典型的金属、塑料和陶瓷，但也会从与空气交接的内壁或裂缝等边界反射。
兆赫范围内的声波不能有效地在空气中传播，因此要在探头和被测样件之间使用耦合液，帮助声波有效地传输到样件中。常见的耦合剂有甘油、丙二醇、水、油和凝胶。只需要少量的耦合剂，只要能够填充探头和被测样件之间原本存在的极薄空气间隙即可。
下面显示的是一个典型超声探伤仪的方框示意图。脉冲发生器在微处理器的控制下，向探头提供电压脉冲，生成向外发射的超声波。从被测样件返回的回波由探头接收，并转换为电信号，这些信号被送入接收器放大器，然后再被数字化处理。基于微处理器的控制和计时逻辑，既能与脉冲发生器同步，又能选择适当回波进行时间间隔测量。
如果探测到回波，计时电路将在第3节中讨论的一种模式下精确测量时间间隔，然后通常会多次重复这个过程，以获得一个平均读数。然后，微处理器使用这个时间间隔测量值，以及仪器中设置的声速和零位偏移值来计算材料的厚度。最后，厚度值会显示在屏幕上，并以选定的速率更新。
