1.往返時間的測量 
    往返時間的測量有以下三種方法： 
　　（1）測量發射波T與*次底波B1之間的時間； 
　　（2）測量*次底波B1與第二次底波B2之間的時間； 
    （3）測量其后任意兩相鄰波之間的時間。 
　　以上三種測量方式的選擇可以通過不同的電路來實現，但它們對儀器的性能有很大的影響。如果選擇*種測量方法，則因發射脈沖幅度特別大，且種測量方法，由于脈寬窄，能探測薄的材料，此時若用高頻探頭（10MHz），就能探測更薄的材料，因而拓寬了儀器測量下限。如果選擇第三種測量方法，效果和第二種不相上下，但數據采集較困難，且雜波較多。第二和第三種測量方法的測量電路較復雜，成本較高。我們在研制過程中，考慮到量程要求，采用了第二種測量方法。為了方便實現電路，我們在發射超聲波的同時設計了一個計數門，由門脈沖控制計數的起始位置。 
    2.高速數據采集 
　　由于探頭工作頻率zui高為5MHz，按照采樣定理，數據采集速度需在10MHz以上，通常選擇為工作zui高頻率的4～5倍，本系統中使用的采樣頻率為50MHz。儀器的精度也和數據采集速度密切相關，例如，鋼在聲波縱波的傳播速度為5900m／s，在一個周期內通過的折反距離為147（mm）（2） 
　　所以儀器的測量精度基本能滿足要求，然后再采取一些其它補償措施，例如自動校準補償、軟件補償等，使儀器的精度達到0．01mm。 
    3.計數問題 
　　在硬件設計中，我們始終以小型化為標準，盡量減少硬件數量，所以單片機選用美國ATMEL公司生產的高性能AT89C51－20PC的單片機，片內有E2PROM，采用電擦除方式，程序修改方便，內存容量足夠，不增加任何外圍設備。而計數器采用三態輸出的8位二進制計數器74HC590一片。但儀器要求測量上限為200mm，因此計數上限為： 
    通過計算發現只用一片8位二進制計數器74HC590是不能滿足計數要求的。所以在設計中為了避免74HC590的級聯，設計中用單片機內部計數器T0也參與計數。但單片機的計數器的zui高頻率一般僅為振蕩頻率的1／24，即在單片機外接12MHz晶振時，計數的zui高頻率為0．5MHz，而74HC590的進位信號為一個與計數時鐘同頻的脈沖，因此單片機無法對其進行計數。為了解決這個問題，把T0腳接到74HC590的zui高輸出端，對計數時鐘進行28分頻后計數，這樣，當T0工作于方式1，則總計數值可以到28＋16＝224。 
    4.多功能的體現 
　　多功能主要由AT89C51－20PC的軟件處理的實現及更換不同探頭及達到不同測量范圍來體現。主要表現在以下幾個方面： 
    （1）體積小，便于攜帶 
　　在電路中的除了選用低功耗的單片機外，器件盡量使用CMOS集成電路。由于儀器中很多元件都有特殊要求，特別是高頻、高壓、低噪等的特殊器件，盡量使用MAXIM公司貼片式芯片。 
    （2）操作簡單 
    整個操作鍵僅五個，不需任何操作訓練。 
    （3）自動校準 
　　如（1）式所示，要想得到的測量結果還必須修正由于探頭接觸測試件所引起的接觸滯后及其它裝配所引起的滯后，我們采用下列公式來進行修正： 
    D＝V（t－Tn）／2（4） 
　　式中，Tn為初值補償系數。我們在儀器中采用自動設置補償系數達到自動校準目的。 
    （4）測量狀態顯示 
    可由儀器提示是測材料厚度還是測聲速。如測聲速則輸入厚度值；如測厚度則首*行自動校準后即可測量。還可通過顯示屏上的顯示符號可知當前測厚儀是處于哪一種測量狀態，提示操作者。 
    （5）耦合狀態顯示 
　　如果在測量操作中，測量探頭和工作面耦合得不好，立即會有一個符號提示操作者。 
    （6）背光顯示 
　　在液晶顯示器下有一個背光條，便于在光線不好的工作現場操作時打開背光。 
    （7）公英制轉換 
　　主要考慮到測量顯示單位和儀器單位接軌。 
    （8）上、下限報警 
　　操作員可根據自己的需要設置上、下限報警值，若超出此值，儀器自動報警。 
    （9）數據保存 
    每次開機時自動保持上一此測量結果。 
    （10）電源電壓不足顯示 
　　儀器電源由于采用的是干電池，電路除了采用低功耗的器件外，電源設計成斷續小電流工作方式，探頭未接觸樣品時，儀器僅工作在維持啟動狀態，當探頭接觸樣品時，電路才開始工作。在使用一段時間后，若電源電壓不足時，為防止誤操作，儀器自動提醒使用者。 
    （11）更換不同探頭，實現不同測量范圍。