本发明涉及一种水轮发电机组轴向位移的检测装置及其工作方法，该装置包括中央控制单元、发射驱动电路、接收驱动电路、检测结果输出装置、第一换能器和第二换能器，与第二换能器相距H2处设有反射板；中央控制单元通过第二换能器捕获的时间信息T2来计算当前环境中的声速v，后结合第一换能器捕获的时间信息T1来计算当前水轮发电机组轴向位移量并控制检测结果输出装置输出水轮发电机组轴向位移信息。本发明的中央控制单元通过第二换能器及其反射板进行声速校正，以检测当前环境中的声速，排除了环境温度、湿度、灰尘量、风速等因素对测量位移量的影响，相对于采用温度或湿度补偿等手法，具有结构简单、计算精度和速率高的特点。