超声波测厚仪是根据超声波脉冲反射的原理进行厚度测量的；
超声波属于人耳听不到的声波类型，其频率通常介于一百万赫兹至一千万赫兹之间，这种声波频率很高，波长很短，因此可以更加精细地探测到材料内部发生的细微变化，当超声波在单一介质中行进时，会保持固定的传播速度，这个速度被称为声速，声速的大小受到介质密度和弹性特性的影响，在固体物质里，声速的数值明显大于液体和气体中的数值，超声波测厚设备一般由一个脉冲发出装置和一个信号接收装置构成，这两个装置通常组合成一个探头来使用，脉冲发出装置会生成超声波信号，这些信号经由探头传入待测物体，当超声波抵达物体的表面或内部不同层之间时，会产生回波现象，回波会被同一个探头或者另一个专门的接收探头收集，超声波测厚仪的核心功能是计量超声波在材料内行进所需的时间，从发出脉冲到收到回波的时间段称为全程时间，在已知声速的前提下，可以通过全程时间来推算超声波在材料内经过的路径长度。
厚度计算
一旦测量了往返时间，就可以使用以下公式计算材料的厚度：
厚度=声速×往返时间2厚度=2声速×往返时间
这里的除以2是因为超声波需要从材料的一面反射到另一面。
各种物质的传播速度存在差异，所以测量前必须依据物质属性调整声速参数，这个步骤通常借助已知厚度的基准件来实施，探头与待测物之间涂抹耦合介质，比如水或专用软膏，目的是让超声波顺畅从探头传入材料，避免因空气层导致能量衰减，超声波测厚会受到多种因素干扰，诸如材料的不均匀性、表面不平整度、环境温度、振动频率以及探头的规格和安放方位，因此，要获得精确数据，必须进行严谨的校准并规范操作，测量数据能够判断材料当前状况，预估后续维修任务，维护设备正常运转，特定情形下，对比不同时段的测量值还能追踪材料腐蚀或磨损的进程。
超声检测厚度的好处，在于它不会损伤物件、速度很快，并且可以测出很准的厚度数值，不过，它的不足之处，有对物件表面的要求高、需要用到耦合材料，还有在多层结构或者形状复杂的零件上测量时，会有不少麻烦。
