数字超声波探伤仪双晶探头的结构是两个单探头的组合，即一个探头壳体内装有两个晶片的探头，又称分割式探头，由两个纵波晶片组合成的双晶探头称为纵波双晶探头，又称双晶直探头；由两个横波晶片组成的双晶探头称为横波双晶探头，又称双晶斜探头。
这两种数字超声波探伤仪双晶探头中，双晶直探头的应用较为广泛，以下以双晶直探头为例重点探讨双晶直探头的结构和工作原理：
双晶直探头的两个纵波晶片，一个用于发射超声波，一个用于接收超声波（如上图），发射电脉冲不进入接收电路，因此不受探伤仪器放大器的阻塞影响，可以探测近表面缺陷。
发射压电晶片大都采用发射性能好的锆钛酸铅，接收压电晶片大都采用接收性能好的硫酸锂。区别于单晶探头而言，双晶探头的发射灵敏度和接收灵敏度都更高。双晶探头的两个晶片之间有一片吸声性强、绝缘性好的隔声层，它不仅用于克服发射声束与反射声束的相互干扰和阻塞，而且能使脉冲变窄、分辨率提高、消除发射晶片和延迟块之间的反射杂波进入接收晶片，有效减少杂波。
由于数字超声波探伤仪双晶探头的发射部分和接收部分都带有延迟块，能使探伤盲区大幅减小，故双晶探头对表面缺陷的探伤十分有利。
