Đầu dò kiểm tra siêu âm thông thường một biến tử vừa phát ra vừa thu sóng âm, hoặc một cặp hai biến tử, một phát và một thu. Tuy nhiên, phương pháp siêu âm đầu dò dãy tổ hợp pha hay Phased Array có đầu dò từ 16 đến 256 biến tử nhỏ riêng biệt, mỗi biến tử có thể được kích hoạt độc lập. Các biến tử này có thể được sắp đặt theo dãy, vòng tròn, hoặc có hình dạng phức tạp hơn.

Cũng như đối với đầu dò thông thường, các đầu dò dãy tổ hợp pha có thể được thiết kế kiểm tra tiếp xúc trực tiếp, hoặc lắp với nêm để tạo đầu dò góc, hoặc sử dụng cho kỹ thuật kiểm tra nhúng với sóng âm truyền qua chất lỏng tới chi tiết cần kiểm tra. Tần số đầu dò thường nằm trong dải từ 2 MHz đến 10 MHz. Hệ thống dãy tổ hợp pha cũng bao gồm máy tính và phần mềm có khả năng điều khiển nhiều biến tử, thu nhận và số hóa xung quay trở lại và biểu diễn thông tin của xung dưới các dạng hiển thị khác nhau.