Het werkingsprincipe van de ultrasone diktemeter is gebaseerd op de reflectie van ultrasone pulsen. Wanneer de door de sonde uitgezonden ultrasone puls door het te meten object gaat en het materiaalgrensvlak bereikt, wordt de puls teruggekaatst naar de sonde. Door nauwkeurig de tijd te meten waarin de ultrasone golf zich in het materiaal voortplant, kan de dikte van het te meten materiaal worden bepaald. Ultrasone diktemeter is geschikt voor verschillende materialen, waaronder metaal, keramiek, glas, enz., zolang deze materialen ervoor kunnen zorgen dat de ultrasone golf zich daarin met een constante snelheid voortplant.
De ultrasone diktemeter bestaat hoofdzakelijk uit twee delen: de gastheer en de sonde. Het hostcircuit omvat het zendcircuit, het ontvangstcircuit en het tel- en weergavecircuit. Het zendcircuit genereert een schokgolf met hoge spanning om de sonde te exciteren en een ultrasone zendpulsgolf te genereren. De pulsgolf wordt gereflecteerd door de mediuminterface en ontvangen door het ontvangstcircuit. Na te zijn geteld en verwerkt door de microcomputer met één chip, wordt de diktewaarde weergegeven op het LCD-scherm. Dit apparaat gebruikt de voortplantingssnelheid van ultrasone golven in het materiaal, vermenigvuldigd met de helft van de tijd dat het door het monster gaat, om de dikte van het monster te berekenen.
Bovendien hebben ultrasone diktemeters ook een verscheidenheid aan sondetypen, zoals longitudinale golfsondes met één kristal en longitudinale golfsondes met twee kristallen. Dual-kristalsondes hebben betere koppelingseffecten en kunnen de ruis verminderen die wordt gegenereerd door ultrasone golven tijdens de voortplanting, waardoor de nauwkeurigheid van de meting wordt verbeterd.