本实用新型涉及变压器内部故障位置探测技术领域，是一种变压器内部结构探测装置，包括便携式手持机和超声波收发一体探头，便携式手持机包括壳体、电源、超声发射器、AD采集模块、控制模块、存储器以及固定在壳体外表面上的人机交互界面，控制模块的第一输出端与超声发射器的输入端连接，超声发射器的输出端分别与超声波收发一体探头输入端和AD采集模块第一输入端连接等。本实用新型将超声波收发一体探头吸附到变压器外壳上，探头与便携式手持机用同轴电缆连接，通过超声波收发一体探头开始探测该点的内部发射结构位置，并显示到人机交互界面上，实现对变压器内部的线圈绕组位置、电块位置和线束位置等位置偏移的距离等相关的测量检测。