一种基于声压反射系数功率谱测量超声在薄层介质中往返时间的方法，属于材料超声无损检测与评价技术领域。该方法使用脉冲超声水浸回波系统采集一个由水与薄层上表面组成界面的反射回波信号和水与薄层下表面组成界面的反射回波信号组成的混叠信号，再采集一个标准试块的上表面回波信号。然后分别对采集到的信号进行FFT，进一步处理得到声压反射系数功率谱。接着从功率谱的幅度谱中读出各余弦分量对应的δ脉冲的横坐标，即为超声在薄层中的各次往返时间。本方法克服了由于超声回波信号带宽不能覆盖薄层声压反射系数幅度谱中相邻两极小值而不能确定超声在薄层中往返时间的问题，所用的设备简单、可操作性强、测量精度高，重复性好。