激光源照亮涂层物体的表面。部分激光被涂层材料吸收，并转化为无损热波，开始向涂层材料内深度扩散。当这种热波到达与基板相接的界面时，两种材料的热性能之间的反差及其界面间隙会产生一种反向扩散的热波。在返回涂层表面时，该热波向空气中发射热红外通量。然后光学系统收集该热通量并将其聚焦在红外传感器上。通过将此热信号与开始时传输的激光信号进行比较，可以确定两个信号之间的延迟，该延迟与涂层厚度成正比。