超声波测量液位是一种传统的、同时又非常具有发展潜力的方法。本文的目的是解决由于受到声速校正、频率受限等问题导致传统超声波测量方法存在的分辨率低、精确度不高、测量盲区大等缺陷，以满足动态和复杂环境下的高精度、小盲区液位测量要求。 本文以声学理论和超声波物理理论为基础，通过对超声波声场的分析，探讨了液位测量的固介式、气介式和液介式测量方法的优缺点，在本文中确定了液介式测量方法进行液位测量；探讨了液位测量过程中的信噪比问题、盲区问题，并采用高频窄脉冲超声换能器，以实现小盲区和高分辨率测量；同时通过近似计算，确定了超声波波导管直径的上下限和反射块安装位置，应用这种特殊的波导管能够有效提高超声波回波强度和解决介质温度梯度对测量精度的影响。本文采用窄脉冲激励电路和信号调理电路、高速数据采集电路、PC/104 工控机等构成系统硬件电路部分，着重就回波序列信号的获取、测量模型的建立算法构成等内容进行了分析和探讨，文中提出“前寻后找”回波辨识方法有效去除杂波干扰、识别一次回波，和采用卡尔曼滤波的方法削减声速梯度影响、减小测量误差。 最后本文分析测量误差来源，并经过实验证明，本文所实现的超声波液位测量系统在10—35℃的温变化环境下，测量范围1500mm，绝对误差≤1mm，检测盲区≤5mm。