当超声波在样品中传播时，遇到不同材料界面或缺陷会产生反射回波，回波由同一换能器接收并转换为一组具有不同时延的电信号。反射回波的幅度和往返时间分别反映了样品内部物理变化的程度和深度位置：振幅变化携带界面信息，时间延迟则对应缺陷所在的深度，图像处理器通过解析这些信号，即可重建样品内部结构的声学图像。在最终成像中，灰度与极性差异取决于超声脉冲的峰值振幅和相位极性，通过识别图像中的异常区域即可判断样品是否存在缺陷。为获取完整检测区域的图像，换能器需沿样品表面进行 x-y 平面扫描，并通过 z 轴运动调整聚焦深度，从而实现对不同层面缺陷的精确检测与定位。
