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。按此原理設計的測厚儀可對各種板材和各種加工零件作**測量，也可以對生產設備中各種管道和壓力容器進行監測，監測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度。可廣泛應用于石油、化工、冶金、造船、航航天等各個領域。
超聲波測厚儀的實際工作過程：首先由電路產生的高電壓窄脈沖T輸送給超聲波探測、超聲波探測將高壓電脈沖轉變成同頻率的超聲波脈沖，通過耦合劑傳播至被測物體表面，其中一部分由被測物體表面反射回來，為上表面波S。其余部分射入被測物體，再從被測物體的底面反射回來，為底面反射波B，反射波B又被超聲波探測接收并轉換為電信號送入電路，經放大后同發射脈沖一起送入閘門電路產生閘門脈沖。當被測物體較厚時，超聲波束在物體內傳播的時間長，產生的閘門脈沖就寬。被測物體較薄時，超聲波束在被測物體內傳播的時間短，產生的閘門脈沖就窄。將閘門脈沖和時鐘脈沖送給與門電路，由于閘門脈沖的寬度不同，與門輸出的時鐘脈沖數就不同，由此反映被測物體厚度值，將與門輸出的脈沖數經標度變換后送給超聲波測厚儀顯示電路，顯示被測物體的實際厚度。
用超聲波測厚儀探測向被測物體發出超聲脈沖，此超聲脈沖便在被測物體內傳播，傳播至被測物體的底面時發出反射，反射回來的超聲波又被超聲波探測接收。這樣，從超聲波探測發出超聲脈沖到超聲波探測接收到反射脈沖所用的時間t可通過電路**地檢測出來，在t時間內超聲波在被測物體內完成了一個往返。