把超声波探头产生的超声波传入材料内部，由一截面进入另一截面时，在截面边缘发生反射，再由换能器接收超声波，并将超声波转换成电信号。当超声波束自构件表面由探头通至材料内部，遇到缺陷与零件底面时会分别产生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形可判断缺陷的位置和大小。

超声波是频率高于20千赫的机械波，在介质中的传播具有方向性。工业检验常用的频率为0.5～20兆赫。超声波检测按原理可分为穿透法、共振法和脉冲反射法三种。应用最广泛的是A型脉冲反射法，脉冲反射式检测仪的工作原理见图。电脉冲发生器产生高频电脉冲，加到由压电晶片制成的换能器（常称为超声波探头）上，超声波探头将电能转变成高频机械振动，机械振动透过声耦合介质（通常为水或油）传入构件材料，并在其中传播形成超声波脉冲。超声波脉冲遇到缺陷或异质界面时，部分声能沿原路返回换能器，再转变成电信号。电信号经放大后显示在荧光屏上。根据反射波在荧光屏上的位置和幅度，即可确定缺陷在工件中的位置和缺陷的大致尺寸。

脉冲反射式检测仪的工作原理

脉冲反射式检测仪按显示方式可分为A型、B型和C型显示。A型显示荧光屏上纵坐标表示反射波的幅度，横坐标表示超声波的传播时间，荧光屏显示的是脉冲波型。B型显示接收信号以亮点（或暗点）表示，纵坐标表示超声波传播时间，横坐标表示探头位置，荧光屏显示出缺陷在工件截面上的分布图形。C型显示则给出缺陷的水平投影图，但不能显示缺陷的深度。普通检测仪都是A型显示脉冲反射式检测仪。C型显示仪可以给出缺陷的存在范围，能较准确地测定缺陷尺寸。

普通超声波探头采用压电晶片加阻尼吸声材料封装后制成，发射的超声波集中于某一角度之内。晶片附近除主声束外，还有数个副声束，而且主声束轴线上的声压是起伏变化的，出现几个极大值，该区域称为近场区。近场区不适合于检测。近场区以外为远场区。在远场区中，声束轴线上的声压随至探头的距离增加而单调变化。采用声透镜或球面晶片可会聚声束，制成聚焦探头。

超声波在介质中传播时有多种波型，超声波检测最常用的为纵波、横波、表面波和板波。纵波可探测金属铸锭、坯料、中厚板、大型锻件和形状比较简单的构件中所存在的夹杂物、裂纹、缩管、白点、分层等缺陷；横波可探测管材中的周向和轴向裂纹、划伤、焊缝中的气孔、夹渣、裂纹、未熔合、未焊透等缺陷；表面波可探测形状简单的制件上的表面缺陷；板波可探测薄板中的缺陷。

超声波检测最重要的两项技术指标是检测灵敏度和缺陷分辨率。检测灵敏度指在特定的仪器和探头的条件下，可发现的最小缺陷尺寸；缺陷分辨率指仪器和探头组合可区分开相邻两个缺陷的能力。

为了校验调整仪器和标定缺陷尺寸，常用与被检构件材质相同或相近的材料加工成带有人工模拟缺陷的样块作为参考试块，经主管部门认可的称为标准试块。

从缺陷反射回超声波探头的超声波能量，不仅与缺陷尺寸有关，而且与缺陷的位置、性质、形状及方向有关。后者多为需检验的未知数。因此，超声波反射法不能准确地给出缺陷的真实尺寸。超声波检测采用“当量尺寸”这一术语。当缺陷的回波声压与同样探测条件下一个人工缺陷的回波声压相等时，该人工缺陷的尺寸即称为所发现缺陷的当量尺寸。确定当量尺寸采用试块比较法，也可绘制定量曲线备查。常用的定量曲线有“距离-波幅曲线”和“归一化的距离—波幅当量尺寸曲线”（简称DGS图）。实践表明，真实缺陷尺寸常为当量尺寸的1～3倍，个别情况可能更大。聚集检测和超声波成像技术，可以有效地测量真实的缺陷尺寸，并获得缺陷的真实图像。

除多层多孔材料外，大部分材料均可用超声波检验。超声波检测在电力工业中已成为保障电力设备安全运行的重要检验手段。例如汽轮机汽缸、调速汽阀、主汽阀及管道法兰的高温紧固螺栓，长期运行在高温高应力工况，容易产生裂纹，利用超声波可实现不拆卸检验。汽轮机叶轮轴向键槽承受很大的切向应力和径向应力，长期运行后容易产生裂纹，使用斜探头横波检测法可有效检测该故障。检测采用横波、表面波和纵波可以不拆卸检验多种叶片的根部和工作面裂纹。采用超声波成像技术，可有效检验复杂工件的内部缺陷。此外，超声波检测还广泛用于电厂锅炉锅筒、联箱、管道等焊缝的质量检验，以补充射线检验厚度小、裂纹容易漏检的不足。半自动与自动超声波检测仪能够从汽轮机转子中心孔全面检验转子质量，以及对汽轮机叶轮、发电机护环、铸造三通阀门等部件进行超声检测。经验表明，超声波检查已广泛应用于电力、石油、铁路、航空、航天、化工、机械、冶金等工业及行业领域。