大体积混凝土测厚一直是桥梁无损检测中的一个难点。目前，混凝土测厚常用的方法有挖坑法、钻孔取样法、冲击回波法、地探雷达法和超声反射法，其中，挖坑法、钻孔取样法属于有损检测，冲击回波法、地探雷达法和超声反射法属于无损检测法。这些方法在混凝土路面厚度检测中应用较多，但是由于测试中所采用的换能器功率低、余震长，无法适用于大体积混凝土厚度检测。本文分析了超声波传播过程中纵波、横波、表面波的不同特性以及不同入射情况下的超声传播规律，总结了多种超声检测方式的优缺点，使用研制的宽带稀土超磁致伸缩换能器，在实验室和现场进行了混凝土厚度检测试验。对大体积混凝土测厚过程中存在的换能器定位困难和反射首波难以确定的问题进行了研究。通过分析超声波中横波、直达纵波、反射纵波的传播特性，利用三者之间传播路径和速度的差异，针对混凝土厚度无损检测中存在的多波相互叠加，反射起跳点难于判读的难题，提出了斜率判别法。并且，针对小波分析法对频率突变的敏感性，对接收的反射波形进行了分析。通过选择合适的小波基函数，并选择适当的尺度和时移因子，利用其小波系数最大值对应于瞬时波起始点的特征，可以较为准确的检测混凝土底面回波信号到达时间。本文综合运用多种数据处理方法，使用宽带稀土超磁致伸缩换能器，较好地解决了大体积混凝土对测测厚和平测测厚问题，为桥梁的无损检测和健康监测提供了可靠的超声数据和厚度数据。该项目的研究成果同样适用于隧道、大坝等大体积混凝土的检测，对提高我国大体积混凝土检测水平具有重要的意义。