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Las mediciones de los espesores de pared se obtienen midiendo la duración de recorrido de las ondas longitudinales en el objeto que se está inspeccionando. En todos los puntos donde se produce un cambio de la impedancia acústica las ondas ultrasónicas se reflejan con mayor o menor intensidad (véase más arriba). La medición de los espesores de pared aprovecha este fenómeno. En las superficies de la pieza objeto del ensayo las ondas que inciden perpendicularmente retornan parcialmente. Si estas ondas reflejadas alcanzan el palpador, se genera un impulso eléctrico (eco), que se procesa. Midiendo la duración de recorrido entre dos ecos de origen conocido, si se conoce la velocidad acústica, se puede calcular el trayecto recorrido. De este modo se puede obtener el espesor del material.

Para la inspección de tubos con equipos giratorios de ensayo, se puede determinar además el diámetro exterior si se conoce la distancia del palpador al centro de la rotación y la medición del denominado recorrido del caudal de agua (longitud de trayectoria de ondas acústicas en el agua de acoplamiento que rodea al tubo). La combinación de los resultados de la medición del recorrido del agua y del espesor de pared permite calcular el diámetro interior, la excentricidad y la ovalidad (mediciones para la desviación de la forma cilíndrica).

Si se producen amplitudes de señal antes de que llegue el eco de la pared posterior (onda acústica reflejada desde la pared posterior/lateral del interior del tubo) o si no se produce ningún otro eco de la pared posterior, el ultrasonido se refleja desde una zona del interior de la pieza objeto de estudio. Estos reflectores de zona se denominan imperfecciones laminares. La normativa fija si estas imperfecciones laminares están permitidas para el producto en cuestión.