คลื่นเสียงความถี่เหนือระดับที่มนุษย์ได้ยินถูกส่งเข้าในชิ้นงาน กระทบกับรอยต่อระหว่างผิว (interface) ของรอยความไม่ต่อเนื่องหรือแม้กระทั่งผนังของชิ้นงาน สามารถสะท้อน หักเห เลี้ยวเบน และลดทอนกำลังลง พฤติกรรมของคลื่นเสียงเหล่านี้ถูกนำมาวิเคราะห์ เพื่อระบุตำแหน่ง ขนาดมิติ และลักษณะรูปทรงของรอยความไม่ต่อเนื่อง Snell’s law เป็นแกนความรู้หลักสำหรับพิจารณาคลื่นเสียงทำมุมตกกระทบกับรอยต่อระหว่างผิวของคู่วัสดุที่มีความเร็วเสียงแตกต่างกัน คลื่นเสียงหักเหด้วยมุมเปลี่ยนไปตามความสัมพันธ์ของความเร็วและมุมตกกระทบ ในทางการค้าหัวทดสอบมักสร้างความเร็วคลื่นเสียงตามยาวออกจากผลึก และมีมุมตกกระทบทำให้เกิดมุมวิกฤตที่หนึ่ง (first critical angle) นั่นคือ มีเพียงคลื่นเฉือนเท่านั้นเกิดขึ้นในชิ้นงาน ซึ่งถูกสอบเทียบก่อนการปฏิบัติงานด้วยแท่งสอบเทียบ IIW block V1 เทคนิคการตรวจสอบนี้ถูกแบ่งเป็นหัวทดสอบสัมผัสกับชิ้นงานและส่งคลื่นเสียงผ่านน้ำ เทคนิคแรกถูกใช้ทั่วไปกับการตรวจสอบแนวเชื่อม หรืองานผิวเรียบ มีพื้นที่สำหรับสแกนหัวทดสอบและชิ้นงานต้องมีความหนาไม่น้อยกว่า 6 มม. เทคนิคที่สองมักถูกใช้ในภาคอุตสาหกรรมการผลิตในรูปของ Automate ultrasonic testing เนื่องจากขจัดปัญหาการสึกหรอของหัวทดสอบ และสามารถตรวจสอบได้อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น การตรวจแนวตะเข็บเชื่อมของการผลิตท่อ หัวทดสอบสามารถติดตั้งไว้บน Rotor ทุก 90 องศา ส่งคลื่นเสียงเข้าสู่ชิ้นงานพร้อมกับการหมุนรอบท่อที่เคลื่อนที่บนสายพานลำเลียงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งสามารถตรวจท่อโลหะได้ตั้งแต่ความหนา 1.5 มม. ขึ้นไป