Точные ультразвуковые толщиномеры (ультразвуковые дефектоскопы) работают в частоте от 500 КГц до 100 МГц и оснащены пьезоэлектрическими датчиками, которые при получении электрического импульса генерируют импульс звуковой энергии. Для промышленного использования разработано большое количество разнообразных датчиков с различными акустическими характеристиками. Обычно низкочастотные датчики используются для улучшения проникающей способности в толстых слоях, а так же материалах с высоким коэффициентом рассеивания и затухания. Тогда как высокие частоты рекомендованы для оптимизации разрешения в тонких материалах с низкими показателями рассеивания и затухания ультразвуковой волны. Ультразвуковые толщиномеры (ультразвуковые дефектоскопы), основанные на принципе “импульс- эхо”, определяют толщину изделия или структуры исходя из точного измерения времени, требующегося генерируемому в датчике импульсу, на прохождение через тестовый материал, отражение от внутренней поверхности и возвращение опять в датчик. В большинстве случаев этот отрезок составляет несколько микросекунд или меньше. Полученный временной интервал делится пополам для определения времени прохождения сигнала в одном направлении, а затем умножается на скорость звука в материале.

Обобщенная структурная схема современного ультразвукового толщиномера (дефектоскопа) с микропроцессорным управлением. Генератор, контролируемый микропроцессором, производит однонаправленный широкополосный импульс напряжения, который передается в смоченный широкополосный ультразвуковой датчик (датчик для ультразвукового дефектоскопа).

Генерируемый датчиком импульс передается в тестовый образец, обычно через слой контактной жидкости. Эхо сигналы, возвращающиеся от задней и передней поверхности тестового образца, принимаются датчиком, и конвертируется в электрический сигнал, который усилятся амплифером с автоматическим контролем коэффициента усиления (AGC). Логические схемы одновременно синхронизируют генератор и выбирают соответствующий эхосигнал для измерения временного интервала.