隧道衬砌背后可能存在的空洞、不密实区域和脱空缺陷，往往从表面难以察觉，却可能对结构安全构成潜在威胁。隧道超声波监测传感器在发现这些隐蔽缺陷方面有着多种技术手段。
超声横波反射成像是一种适用于单面检测的方法。检测时，隧道超声波监测传感器从衬砌表面发射横波，横波在混凝土中传播，遇到缺陷界面时产生反射。通过分析异常反射区域的位置和深度，可以确定衬砌脱空缺陷的位置，并计算缺陷的厚度。有工程实践表明，当出现连续强反射界面时，可以推断为混凝土脱空，钻孔取芯验证的结果与检测结论一致，芯样中出现了回填灌浆浮浆层，顶部存在脱空。
超声相控阵技术的引入进一步提升了隧道超声波监测传感器的检测能力。相控阵超声成像通过加密布设测点，能够实现检测断面图像的精确重构，并具备三维可视化成像功能。在某隧道结构的检测试验中，使用相控阵超声成像设备从混凝土自由面和钢板自由面两个区域进行检测。混凝土自由面的检测结果显示，在距表面0.5米处存在连续红色高亮区域，对应衬砌厚度的底板反射信号，表明衬砌质量整体较好;在距表面0.05米以下存在少量不连续的高亮区域，提示表面存在气泡和孔洞等小缺陷。钢板自由面的检测结果则表明，相控阵超声成像技术可以穿透表面钢板，探测到内部混凝土在0.1至0.3米深度范围内的不密实缺陷。
对于灌浆效果的检测，隧道超声波监测传感器也有对应的方案。在管片衬砌背后注浆施工中，脉冲回波方法通过分析多次反射的层析剖面，能够识别管片外侧是否存在软质灌浆材料。这对于判断注浆是否填充密实具有参考意义。
隧道超声波监测传感器的检测数据需要经过处理才能转化为可读的工程信息。在实际应用中，去噪和信号增强是数据处理的重要环节。采用优化算法对超声回波进行处理，可以提高信噪比，使缺陷信号更加清晰。检测结果通常以图像或剖面的形式呈现，检测人员根据异常反射区域的位置、深度和形态特征，综合判断缺陷的类型和规模，进而制定相应的处理措施。
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