超聲波法測定縱向殘余應力的基本原理是利用超聲波在彈性體中傳播的聲彈效應。所謂聲彈效應即超聲波在彈性體中傳播的速度受其應力狀態的影響，45#冷板拉應力引起聲速減小，壓應力引起聲速增大，聲速大小與應力大小的關系是線性變化關系，所以可以根據測量聲速來求得鋼軌的殘余應力。測定鋼軌縱向殘余應力采用超聲橫波法。其缺點是需要制備無應力的試樣進行標定。