超声波探伤仪是利用超声波方法对固体介质的缺陷进行无损探测的设备。它能在不损坏试件的前提下，用来发现材料、半成品、零件中的伤痕、砂眼、裂缝等，并能确定它们的位置和距离。
超声波探伤仪，以一定方向向介质发出超声波脉冲信号。脉冲信号在介质里的传播过程中，碰到缺陷处时，一部分超声能量被反射回来，经接收放大，显示在阴极射线管荧光屏上。根据显示的图象来确定缺陷存在的深度位置和缺陷的大小。
采用超声波探伤是因为：它在介质中传播时，比声波能更集中地将能量向一个方向传播，频率越高，束射角越少；传播到两种介质的交界面时（例如材料的对壁与空气，或者缺陷处材料与空气的交界面），会产生反射、折射现象；超声波在均匀介质里传播时，其传播速度不变，因而，缺陷存在的深度距离与传播时间成比例关系。
为了接收和发射超声波，需要把电信号变换成超声信号，以及反过来把超声信号变换成电信号。在超声波探伤仪中，多用钛酸钡、锆钛酸钡等压电晶体作换能器。压电晶体给它加上一电场后，会根据电场的强弱产生相应的伸缩效应，反之加上或除去加在它上面的压力时，会输出相应的电信号。
今以A型超声波探伤仪为例，说明各个基本电路的作用，其方框图见图1。
脉冲形成级是仪器的脉冲源，用来产生启动各个电路所需要的不同极性的触发脉冲。触发脉冲的重复频率对仪器的显示部分——阴极射线管的辉度有直接影响。如果重复频率较高，则每秒钟电子束在屏幕上的实照时间就多一些，尤其在电子束扫描速度较快时，重复频率就应该高一些，否则在屏幕上看到的影象就不清楚。各种探伤仪的脉冲重复频率，有的采用可变化的自振方式的，有的与市电电源同步，与电源频率一样。
脉冲发射级是用来供给换能器以电脉冲的，它大部分时间不工作，仅在脉冲形成级输出的触发脉冲触发的一刹那工作一下。脉冲发射级电路通常有两种工作方式。一种是利用周期充电电容器通过闸流管放电去激发换能器振动而产生超声波。另一种是用开关脉冲去控制发射级的等幅振荡输出，被控制部分，可以是自激振荡的电子管，也可以是放大振荡信号的末级输出管。这两种方式中，前者的输出是减幅振荡，后者是等幅振荡，只是电路较复杂一些。
换能器的压电晶体有它自己固有的自然频率。探测较厚材料时，用频率较低的换能器，探测较薄材料时，用较高的频率。从探测缺陷的效果来看，频率低时，超声波在材料中的衰减较小，但不易发现小面积的缺陷。反之，频率高时，能易于探测出细小的缺陷，但缺点是传播衰耗大，测量较厚材料时，就不适宜了。一般常用的频率是从几百千赫到5兆赫，甚至用到10兆赫。
换能器根据探测方式的要求，做成直探头或斜探头等各种式样。直探头多用于一般测量，斜探头主要用于探测薄材、管道、曲轴、焊缝等的缺陷。根据探测要求，可把换能器接成用双探头形式的穿透法（如图2），或者接成用单探头（图3、4）或双探头（图5）的回波反射法。各种探测方式的变换是靠工作方式开关进行的。
扫描发生器是在阴极射线管屏幕上，显现扫描线用的。在超声波的传播过程中，扫描线与时间成线性关系，根据这一时间线来确定缺陷存在的深度距离。因此，在探测不同深度距离时，要用不同的扫描速度（材料越厚，扫描速度越慢）。扫描发生器的输出经水平扫描放大器放大后，加到阴极射线管的水平偏转板上，使电子束在水平方向扫描。
为了更方便地读出缺陷所在位置的距离，由距离标志产生器输出距离标志脉冲，在屏幕上呈现与扫描线同方向等间隔的距离标志。
从材料底面反射回来的、以及从缺陷处反射回来的微弱回波信号，经过接收放大电路放大并去除杂波后，加到阴极射线管的垂直偏转板上，将回波信号显示出来。有时，经放大后，让高频信号经过检波及视频放大后，再加到阴极射线管偏转板上去的。两者的差别是前者显示的是高频全信号，后者则是高频信号的包络线。
阴极射线管是显现探测结果的部分。它把快速变化的发射及回波脉冲显示在屏幕上，达到最后观测的目的。A型显示方式的显示在屏幕上的图形见图6。屏幕上有水平扫描线，从左至右扫描，发射脉冲出现在扫描线的左端，被测物件的底面回波，根据距换能器接触面的远近，显示在扫描线的右边。当被测物件有缺陷时，缺陷回波信号出现在两者之间，出现在扫描线上的位置与缺陷所在深度成正比。与屏幕上显现的距离标志比较，能读出缺陷所在处的深度距离。距离标志线是等距离的重复波形，通常其间隔相当于材料的整数尺寸，例如1厘米、10厘米等。
在使用探伤仪时，应在换能器与被测件表面间涂上传声的耦合剂（如机油等），使超声能量绝大部分透入被测物件中去，对被测件表面也有一定的平整度和光洁度要求。
从发展趋势来看，超声波探伤仪的使用面越来越广。越来越多的工业品需要这种无损的、迅速的、经济的探伤方法来发现潜在的缺陷。要求探伤仪有多样化的探头，以适应不同的用途，还要求发射脉冲有多种频率变换，并能变换脉冲宽度，以适应各种不同材料，不同深度的探测。（十斗）