原理
超聲波是頻率高于20千赫的機械波。在超聲探傷中常用的頻率為0.5-5兆赫。這種機械波在材料中能以一定的速度和方向傳播，遇到聲阻抗不同的異質界面（如缺陷或被測物件的底面等）就會産生反射。這種反射現象可被用來進行超聲波探傷，最常用的是脈沖回波探傷法探傷時，脈沖振蕩器發出的電壓加在探頭上（用壓電陶瓷或石英晶片制成的探測元件），探頭發出的超聲波脈沖通過聲耦合介質（如機油或水等）進入材料并在其中傳播，遇到缺陷後，部分反射能量沿原途徑返回探頭，探頭又将其轉變為電脈沖，經儀器放大而顯示在示波管的熒光屏上。根據缺陷反射波在熒光屏上的位置和幅度（與參考試塊中人工缺陷的反射波幅度作比較），即可測定缺陷的位置和大緻尺寸。除回波法外，還有用另一探頭在工件另一側接受信号的穿透法。利用超聲法檢測材料的物理特性時，還經常利用超聲波在工件中的聲速、衰減和共振等特性。
超聲波是頻率大于 20 kHz 的一種機械波（相對于頻率範圍在 20 Hz - 20 kHz 的聲波而言）。超聲檢測用的超聲波，其頻率範圍一般在 0.25 MHz -15 MHz 之間。用于金屬材料超聲檢測的超聲波，其頻率範圍通常在 0.5 MHz - 10 MHz 之間；而用于普通鋼鐵材料超聲檢測的超聲波，其頻率範圍通常為 1 MHz - 5 MHz。
超聲波具有衆多與衆不同的特性，如：聲束指向性好（能量集中）；聲壓聲強大（能量高），傳播距離遠；穿透能力強；在界面處會産生反射、透射（或折射）和波型轉換，以及産生衍射等。
應用
脈沖回波探傷法通常用于鍛件、焊縫及鑄件等的檢測。可發現工件内部較小的裂紋、夾渣、縮孔、未焊透等缺陷。被探測物要求形狀較簡單，并有一定的表面光潔度。為了成批地快速檢查管材、棒材、鋼闆等型材，可采用配備有機械傳送、自動報警、标記和分選裝置的超聲探傷系統。除探傷外，超聲波還可用于測定材料的厚度,使用較廣泛的是數字式超聲測厚儀,其原理與脈沖回波探傷法相同，可用來測定化工管道、船體鋼闆等易腐蝕物件的厚度。利用測定超聲波在材料中的聲速、衰減或共振頻率可測定金屬材料的晶粒度、彈性模量(見拉伸試驗)、硬度、内應力、鋼的淬硬層深度、球墨鑄鐵的球化程度等。此外，穿透式超聲法在檢驗纖維增強塑料和蜂窩結構材料方面的應用也已日益廣泛。超聲全息成象技術也在某些方面得到應用。
主要方法
波形判斷法（經驗法）
應用最廣泛的是A掃描顯示型超聲脈沖反射式檢測儀。經過長期的超聲檢測實踐，許多超聲檢測人員對其大量接觸的材料、産品及制造工藝有充分的了解，并通過大量的解剖分析驗證，積累了豐富的經驗，在檢測時能通過A掃描顯示型超聲脈沖反射式探傷儀，根據示波屏上出現缺陷回波時的波形形狀，例如視頻顯示或射頻顯示，起波速度，回波前沿的陡峭程度及回波後沿下降的速度（下降斜率），波尖形狀，回波占寬以及移動探頭時缺陷回波的變化情況（波幅、位置、數量、形狀、動态包絡等），還可以根據觀察多次底波的次數，底波高度損失情況，再根據缺陷在被檢件中的位置，分布情況，缺陷的當量大小（與反射率有關），延伸情況，結合具體産品、材料的特點和制造工藝作出綜合判斷，評估出缺陷的種類和性質。有時還可以通過改變發射超聲波脈沖的頻率、改變聲束直徑大小（采取聚焦或采用不同直徑的探頭等）來觀察缺陷的回波變化特征，從而識别是材料中的冶金缺陷還是組織反射。
在這方面已經有不少經驗總結和資料報道，例如判斷鋼鍛件中的白點、夾雜物、殘餘縮孔、粗晶、中心疏松、方框形偏析，以及焊縫中的氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋等等。
必須指出，這種判斷方法在很大程度上依賴超聲檢測人員的經驗、技術水平和對特定産品、材料及制造工藝的充分了解，其局限性是很大的，難以推廣成為通用的評定方法。此外，作為A掃描顯示的缺陷回波所顯示的缺陷信息也極其有限，主要顯示的是波幅大小、位置和回波包絡形狀，而缺陷對超聲響應的相位、頻譜等重要信息則無法顯示出來，但是後兩者與缺陷性質和種類有着密切關系，這也正是廣大超聲檢測人員緻力研究探索的問題。
波形判斷法常見缺陷的回波特征 ：
（1）鋼鍛件中的粗晶與疏松——多以雜波、叢狀波形式或底波高度損失增大、底波反射次數減少等形式出現。
（2）棒材的中心裂紋－－在沿圓周面作360°徑向縱波掃查時，由于裂紋的輻射方向性，其反射波幅有高低變化并有不同程度的遊動，在沿軸向掃查時，反射波幅度和位置變化不大并顯示有一定的延伸長度。
（3）鍛件中的裂紋－－由于裂紋型缺陷内含物多有氣體存在，與基體材料聲阻抗差異較大，超聲反射率高，缺陷有一定延伸長度，起波速度快，回波前沿陡峭，波峰尖銳，回波後沿斜率很大，當探頭越過裂紋延伸方向移動時，起波迅速，消失也迅速。
（4） 鋼鍛件中的白點－－波峰尖銳清晰，常為多頭狀，反射強烈，起波速度快，回波前沿陡峭，回波後沿斜率很大，在移動探頭時回波位置變化迅速，此起彼伏，多處于被檢件例如鋼棒材的中心到1/2半徑範圍内，或者鋼鍛件厚度最大的截面的1/4~3/4中層位置，有成批出現的特點（與爐批号和熱加工批有關）。當白點數量多、面積大或密集分布時，還會導緻底波高度顯著降低甚至消失。
（5）鍛件中的非金屬夾雜物－－多為單個反射信号，起波較慢，回波前沿不太陡峭，波峰較圓鈍，回波後沿斜率不太大并且回波占寬較大。
（6）钛合金鍛件中的高密度夾雜物（例如鎢、钼）——多為單個反射信号，回波占寬不太大，但較裂紋類要大些，回波前沿較陡峭，後沿斜率較大，當改變探測頻率和聲束直徑時，其反射當量大小變化不大（如為大晶粒或其他組織反射在這種情況下回波高度将有顯著變化）。
（7）鑄件或焊縫中的氣孔——起波快但波幅較低，有點狀缺陷的特征。
（8）焊縫中的未焊透－－多為根部未焊透（如V型坡口單面焊時鈍邊未熔合）或中間未焊透（如X型坡口雙面焊時鈍邊未熔合），一般延伸狀況較直，回波規則單一，反射強，從焊縫兩側探傷都容易發現。
（9）鑄件或焊縫中的夾渣－－反射波較紊亂，位置無規律，移動探頭時回波有變化，但波形變化相對較遲緩，反射率較低，起波速度較慢且後沿斜率不太大，回波占寬較大。
2.超聲全息1.超聲C掃描和B掃描
這是将直通回波以線型方式顯示缺陷的平面投影形狀（C掃描）或缺陷在深度截面上反射面的平直、彎曲，即反射界面的形狀（B掃描），從而幫助判斷缺陷的種類和性質。
借助全息原理，将缺陷反射的大量信息數據處理成三維空間立體圖像顯示以輔助判斷。
3.利用電子計算機處理缺陷回波信号
國内外均在研究并試制出電腦化超聲波探傷儀。但是常用的是與頻譜分析結合使用或作為超聲探測程序控制來使用，不過相信很快将有突破性發展。
技術不同
按波源不同可分為：連續波、脈沖波；
按波型不同可分為：縱波、橫波、表面波、闆波、爬波；
按接收方式不同可分為：回波（反射）、穿透；
按耦合方式不同可分為：接觸式、液浸式；
按探頭數不同可分為：單探頭、雙探頭、多探頭。
脈沖回波（脈沖反射）技術是超聲檢測中最常用的一種技術，其所用的超聲波是一種脈沖波，即波源振動持續時間很短（通常是微秒數量級）、僅在很短一段時間内有振幅（間歇發射）的一種機械波動。
通常，脈沖回波超聲檢測的過程是：由超聲檢測儀（亦稱超聲波探傷儀）産生脈沖電信号，輸入到換能器（或探頭）上，激勵換能器的壓電晶片發射脈沖超聲波；超聲波透射（或折射）進入被檢材料或工件中，經過反射或衍射等傳播變化，最終又被換能器的壓電晶片所接收，再轉換成電信号，輸送回超聲檢測儀顯示出來；最後，通過對顯示屏進行觀察，來分析和評價被檢材料或工件的内部或表面質量。
優缺點
超聲檢測法的優點是：穿透能力較大，例如在鋼中的有效探測深度可達1米以上;對平面型缺陷如裂紋、夾層等，探傷靈敏度較高，并可測定缺陷的深度和相對大小；設備輕便，操作安全，易于實現自動化檢驗。缺點是：不易檢查形狀複雜的工件，要求被檢查表面有一定的光潔度，并需有耦合劑充填滿探頭和被檢查表面之間的空隙，以保證充分的聲耦合。對于有些粗晶粒的鑄件和焊縫，因易産生雜亂反射波而較難應用。此外，超聲檢測還要求有一定經驗的檢驗人員來進行操作和判斷檢測結果。
