Ultrazvuk se tvoří v sondě, která se přikládá na povrch zkoušeného materiálu. Ultrazvuk se do materiálu nevysílá trvale, ale v krátkých impulsech. Impuls se šíří materiálem, odráží se od protilehlého povrchu, případně od vnitřní vady a vrací se zpět k sondě, kterou je přeměněn na elektrický signál, který je dále v přístroji zpracován.

Ultrazvuk se na rozhraní pevná látka - plyn prakticky stoprocentně odráží. Proto je nutné mezi sondu a zkoušený povrch dát vhodné kapalné prostření – takzvaný vazební gel.

Ultrazvuková metoda měření tloušťky vlastně neměří přímo tloušťku, ale dobu průchodu ultrazvuku zkoušeným materiálem tam a zpět. Zjednodušeně se dá říci, že tloušťkoměr jsou přesné stopky, které měří čas mezi výstupním a vstupním impulsem. Pokud tedy známe čas a jednu z veličin tloušťka/rychlost, dokážeme dle známého vzorce dopočítat zbylou veličinu. Pozor na dobu průchodu – je dvojnásobná (tam a zpět).

Rychlost šíření ultrazvuku v materiálu závisí na fyzikálních vlastnostech materiálu a do určité míry i na jeho teplotě.

materiál	Rychlost šíření podélných vln v m/s
Litina	3500 – 5800
Měď	4660 - 4700
Mosaz	3830 – 4400
Nikl	cca 5630
Ocel feritická	5850 – 5920
Ocel austenitická	5200 – 5800
Stříbro	cca 3600
Keramika	3000 – 6500
Led	cca 3980
Pryž tvrdá	cca 2300
Plexisklo	2650 – 2730
Polystyrén	cca 2350
Polyamid	1800 – 2600
Teflon	cca 1350
Sklo okenní	cca 5700
Sklo křemenné	cca 5570

Pro přesné měření nestačí nastavit rychlost šíření z tabulky. Přesnost měření zajistí pouze kalibrace na stupínkové měrce (na známe tloušťce) a to tak, že kalibrace musí být na stejném materiálu o podobné tloušťce. Příklad: budu-li měřit ocel cca 24 mm nakalibruji na ocelové stupínkové měrce 25 mm.

Tloušťkoměry se používají při měření tloušťky materiálu všude tam, kde je druhá strana nepřístupná pro měření klasickými měřidly. Jako příklad může být:

• Abraze materiálu – parovody, brzdné kotouče
• Koroze materiálu – vodovody, konstrukce, sloupy veřejného osvětlení
• Kontrola jakosti materiálu – dodávky plechů trubek ve výrobě a distribuci
• Speciální aplikace – měření některých plastů, skla

Základní tloušťkoměry většinou nejsou vybaveny funkcí Echo-Echo – měření přes nátěr. Pokud takovýmto tloušťkoměrem měříme přes nátěr, dopouštíme se chyby měření, která vzniká tím, že nemůžeme vědět jak tlustý nátěr je a jaká je rychlost šíření v něm. Chyba měření může být v některých případech i v řádu milimetrů. Přístroje s funkcí Echo-Echo tzv. ignorují tloušťku nátěru – tzn., že měří jen čistý materiál pod barvou.

Tuto funkci mají již pokrokovější tloušťkoměry, které mají grafický displej. B-scan funguje tak, že sondou přejíždíte povrch materiálu a na displeji se Vám graficky zobrazuje protilehlá strana (histogram tlouštěk)

Jsou speciální tloušťkoměry pro velmi přesná měření s přesnosti na tisíciny milimetru. Tyto přístroje používají jednoměničové sondy a jsou schopné měřit i velmi tenké materiály.