本发明涉及一种自冲铆接头机械内锁区几何特征尺寸的测量方法，属于金属构件的无损检测技术领域。利用超声显微镜首先计算超声波在下板材料中的传播速度，其次调整自冲铆接头的检测位置，再依照步骤顺序提取自冲铆接头不同界面的超声回波信号，并获取自冲铆接头机械内锁区、铆接凸台顶面、钉脚尖张开处的内径面的超声C扫图，最后利用图像阈值分割方法得到钉脚尖张开处的内径面的二值化图，进而计算自冲铆接头的钉脚张开度L，并根据铆接凸台顶面和钉脚尖的内径面的超声回波信号的时间差计算自冲铆接头的残余底厚T。本发明为自冲铆接头的质量评价提供了一种高精度、全面、高效的无损检测方法。