超聲波測厚儀主要有主機和探頭兩部分組成，主機電路包括發射電路、接收電路、計數顯示電路三部分，由發射電路產生的高壓沖擊波激勵探頭，產生超聲發射脈沖波，脈沖波經介質介面反射后被接收電路接收，通過單片機計數處理后，經液晶顯示器顯示厚度數值，它主要根據聲波在試樣中的傳播速度乘以通過試樣的時間的一半而得到試樣的厚度。
    超聲波測厚儀是根據超聲波脈沖反射原理來進行厚度測量的，當探頭發射的超聲波脈沖通過被測物體到達材料分界面時，脈沖被反射回探頭，通過測量超聲波在材料中傳播的時間來確定被測材料的厚度。凡能使超聲波以一恒定速度在其內部傳播的各種材料均可采用此原理測量。
    由于超聲波處理方便，并有良好的指向性，超聲技術測量金屬，非金屬材料的厚度，既快又準確，無污染，尤其是在只許可一個側面可按觸的場合，更能顯示其*性，廣泛用于各種板材、管材壁厚、鍋爐容器壁厚及其局部腐蝕、銹蝕的情況，因此對冶金、造船、機械、化工、電力、原子能等各工業部門的產品檢驗，對設備安全運行及現代化管理起著主要的作用。
    超聲波在遇到空氣時會急劇衰減掉，為了讓排出掉超聲波探頭和工件之間的空氣，采用超聲波耦合劑去除。通常在工廠測量比較光滑的工件表面采用一般機油或其他無腐蝕的液體即可，比較粗糙的表面可采用比較粘稠的黃油，測量完畢一定要把探頭表面以及標準塊表面耦合劑擦除掉。在同一點重復測量時，每次將探頭離開10cm以上，間隔幾秒鐘后再測，避免被測材料因探頭磁化后，影響下次測量結果。
    使用超聲波測厚儀時，平面調零測平面，凸面調零測凸面，凹面調零測凹面，避免因結構不同而產生測量誤差；盡量使用被測材料作為調零基體，避免因不同材料的導磁性不同，而出現測量誤差；盡量在被測材料的同一部位調零后，再測相同部位。例如，在工件邊緣和中間部位應分別調零；做調零用的表面，要盡量光滑；被測材料表面的粗糙度對測量數值影響很大，假如表面不光滑，應視情況取平均值；測量時，探頭要保持與被測料面垂直，否則會產生較大誤差。
    超聲波探頭與被測物體表面接觸，主控制器控制發射電路，使探頭發出的超聲波到達被測物體底面反射回來，該脈沖信號又被探頭接收，經放大器放大加到示波器垂直偏轉板上。標記發生器輸出時間標記脈沖信號，同時加到該垂直偏轉板上。而掃描電壓則加在水平偏轉板上。因此，在示波器上可直接讀出發射與接收超聲波之間的時間間隔t。被測物體的厚度h為：h＝ct/2，式中c為超聲波的傳播速度。