我曾在工业超声波/无损检测行业工作过（尽管大约是 30 年前 :)），我将尝试补充您已经收到的出色建议。
Kaz 提出了一个很好的观点，即您应该使用示波器。这可能是一个非常困难的项目，在进行过多的电路设计之前，您需要对超声波进行必要的研发。
40khz 传感器存在一些您可能无法克服的问题。首先，正如 Andy aka 所指出的，超声波穿过混凝土的时间与 40khz 波的周期没有太大区别。您可以通过测量接收信号相对于发射信号的相位来克服这个问题。其次，您的换能器可能设计用于在空气中使用。由于超声波进出混凝土时密度变化很大，因此您将因反射而丢失大部分信号。接收器可能没有足够的信号。由于这可能是您最简单的解决方案，因此值得使用示波器进行测试。
现在事情变得更复杂了。您可能需要空气以外的耦合剂来减少密度不匹配。耦合剂是传感器和被测材料之间的介质。如果您可以将样品浸入水中，那么水可能是最佳选择。如果你不能浸入样品，你可能会使用油脂、凡士林、矿物油或某种类型的凝胶（我认识一位超声波应用工程师，他发誓使用 Dippity-Do 发胶，但我不认为这是制造的更多）。您的 40khz 传感器可能与空气以外的耦合剂不兼容。流体耦合剂必须替换换能器表面和被测样品之间的所有空气。
Andy aka 也提出了更高频率的传感器的建议。您应该知道，当您进入 Mhz 范围时，您肯定需要空气以外的耦合剂，因为这些频率的超声波在空气中衰减得非常快。我已经离开了这个行业，不再熟悉传感器的价格或来源，但谷歌会提供帮助。编辑：从额外的研究中，我发现适合具体检查的频率通常在 24kHz 到 200kHz 的范围内（参见下面的“额外研究”）。
这些较高频率的传感器通常使用非常快的高压脉冲进行脉冲处理，通常在 < 10ns 内可能达到 300V 或更高（越快越好）。这通常通过快速 SCR 或（取决于电压）涉及多个串联 SCR 的电路来实现。这有点像用锤子敲钟。
关于体积测量：如果您的传感器不与样品接触，您将需要减去通过耦合剂的时间（水或空气或其他）。耦合剂中的声速可能会因各种因素（如温度和污染物）而变化，因此为了获得最佳精度，您可以通过了解传感器之间的间距，在没有混凝土到位的情况下测量它。然后，您需要从换能器间距中减去混凝土厚度以确定通过耦合剂的距离，然后知道通过耦合剂的距离和通过耦合剂的声速，您可以计算通过耦合剂所花费的时间。
关于您的采样时钟和速度测量分辨率：超声波行业中用于“有效”提高分辨率的一种技术是使用单独的异步时钟。一个时钟用于为您的传输脉冲推导触发，另一个时钟用于时间测量。然后，您取许多测量值的平均值。当然，如果你的定时器只需要 1μs 的分辨率，那就没有必要了。
我刚刚在 youtube 上找到了混凝土的超声波脉冲速度测试。关于超声波本身的技术信息并不多，但它可能会提供一些有用的信息。还有其他相关视频的链接。我看到他们使用传感器和混凝土之间的直接接触，推荐使用油脂或凡士林作为耦合剂。
NDT 资源中心也有很多关于超声波检测的有用信息。
编辑...附加研究：
根据干点接触式超声波低频短脉冲换能器的研制与应用。：
可以在不超过 150 - 200 kHz 的频率上对混凝土和钢筋混凝土进行超声波检测。
本文继续讨论显然不使用耦合剂的“干点接触”(DPC) 传感器。
我不知道您是否会在这里找到任何有用的东西，但是了解替代方法是件好事。
用于混凝土常规检查的超声波设备的改进是一篇关于该主题的非常丰富的论文。特别感兴趣的是：
- 2.3 混凝土和无损检测技术（讨论各种超声波技术和其他替代技术）
- 2.4 PUNDIT 测试设备（讨论构成所用超声设备设计的模块以及所用换能器）
本文还讨论了用于具体测试的频率：
不同尺寸的压电元件和外壳使传感器中心频率范围从 24kHz 到 200kHz，适用于混凝土测试。
最后说明：由于使用昂贵的传感器和高压脉冲器可能超出您的预算，因为学生项目的时间和金钱都超出了您的预算，如果您不介意在某些研发上冒几个传感器的风险，我建议您制作一些尝试修改一些廉价的 40kHz 空气传感器以允许使用耦合剂。使用直接接触混凝土（已知厚度）的直通传输，看看您是否可以接收到信号。网上有很多关于这些传感器电路的帮助。您可以从如何连接超声波换能器开始
