本申请涉及公开了一种用于测量残余应力的临界折射纵波的设备和方法，在被测工件上设置第一压电晶片，用于激励临界折射纵波；在被测工件上设置第二压电晶片和第三压电晶片，用于接收临界折射纵波，第二压电晶片和第三压电晶片之间距离为L；设置示波器，用于获取第二压电晶片和第三压电晶片接受到的波形；通过示波器得出第二压电晶片和第三压电晶片之间的波的时间差t；根据t、L计算出被测工件上的临界折射纵波的传播速度v；根据预先建立的v和残余应力的关系式，计算被测工件中的残余应力。因此，可以通过临界折射纵波的速度来测量残余应力的大小，由于该探头可实现两个压电晶片接收，所以消除了耦合因素的影响，降低了检测误差。