在工业生产中,液位测量广泛应用于管道的水位监测、储料罐的储料量测量、化工生产过程控制等应用中。液位精确测量对工业生产过程的自动控制和安全高品质生产都有着十分重要的作用,可以有效预防工厂危险事故的发生,提高生产质量。随着我国工业自动化进程的快速推进,检测设备也朝着精密化、智能化、小型化方向发展。在多种液位测量方法的比较下,本文选择了安全性更好、抗干扰能力强、非接触性测量的超声波检测方法。超声波检测方法可以应用于有腐蚀性或易挥发性等特殊液体条件下的液位测量,还可以实现对密闭容器内液位的非接触测量。本文针对液位的非接触性测量,设计了基于脉冲回波法的超声波液位检测系统。采用液介式超声波传播方式,使系统不但可以应用于敞口容器的液位测量,还可以在容器密闭的条件下使用。通过对应用需求和超声波特性的分析,选用了频率为2MHz的超声波。在设计分析的基础上完成系统整体结构搭建,并进一步完成了基于FPGA的硬件电路设计和软件设计。硬件电路设计以FPGA为核心,主要包括了供电电源、超声波发射电路、超声波接收电路、温度补偿电路、通信与显示电路。在系统中,设计了超声波发射和接收电路用来产生和接收超声波信号。为更好的实现对信号的分析,设计了基于FPGA和高速AD芯片的高速采样电路。通过对所采集信号的数据分析获得超声波飞行时间。另外,还利用温度补偿电路对超声波声速进行了补偿,通过得到当前温度值,进而计算出超声波声速。软件设计利用Verilog HDL语言对FPGA内部硬件结构进行搭建。采用了模块化设计方法,针对FPGA需要完成的控制功能和数据处理与计算,设计了多个功能模块。软件设计主要实现了对采样数据的存储、超声波飞行时间的获取、温度采集与声速计算、各功能芯片的控制。通过软件设计分析得出的液位值通过数码管实时显示,并通过串口协议传输到上位机记录和存储。在电路板调试完成后,以水作为实验介质,对所设计的系统的性能指标进行了实验分析,并验证液位测量方案的可行性。实验结果表明,系统的测量精确度较高,标准偏差较小,在60cm的测量范围内误差可以控制在1mm以内。系统在动态液位测量下效果较好,可以进一步应用于工业生产中的在线液位测量。另外,通过对温度影响情况的实验结果可以看出,设计中所加入的温度补偿效果较好。