利用超声波测量管道应力的理论基础是声弹性理论，即超声波在特定材料中传播速度的变化量与材料应力变化量有数学关系。超声临界折射纵波（LCR）相比于其他形态的超声波，超声LCR波对应力有更高的敏感性，基于声弹性原理和应力与LCR波飞行时间的线性关系，本课题组自主研发了专门用于测量油气管道工作状态下应力的装置，集低功耗处理器、超声发射模块、超声接收模块、时间测量电路模块、温度测量模块、液晶显示及交互模块和电源管理模块于一体。

该装置能够适用于各种运行工况，对管道表面应力进行无损测量，时间测量精度提高到0.1ns精度，应力测量误差为±10MPa，可以准确给出危险点的安全裕度，对判断变形管道是否处于安全运行状态有巨大工程应用价值。

现有超声波技术只能测量波传播方向上的单向应力，而运行期间管道是典型两向应力状态。

该项目自行研制了两向加载装置，实验研究了超声临界折射波在管道不同两向受力状态下的传播规律，得到了波传播速度与管壁两向应力的定量关系；建立了误差源修正补偿模型有效提高测量精度；得到了超声波在管线钢弹-塑性变形中的响应规律。

项目成果在以下4种场景开展了应用，（1）长输埋地管道在地质灾害下变形后的安全评价，用于判断是否需要更换管段；（2）站场管线沉降、抬升后安全评价，给出维护建议；（3）针对承压管道建设及运行过程中的危险点识别及监测，用于及时评价工程质量；（4）工业管道监督检验及定期检验，用于工业管道风险识别。

超声应力测试仪还可以用于城市燃气管道、储罐、起重机等特种设备检验工作中