液位是现代工业中的重要量值之一,广泛应用于明渠流量测量、水工模型试验、储罐容积换算等领域。其测量的准确性,对科学研究、贸易结算具有重要的意义。超声液位测量方法凭其维护成本低,原理简单等优势在工业有着广泛的应用。本文针对目前高精度液位测量的场景,基于超声传播时间法,研究了超声高精度液位测量技术。由测量需求入手,设计了3种超声液位测量装置,对其设计中的关键技术问题进行了研究,并分析了其实验室测试方法及影响因素。最后,应用研发的超声液位测量装置,对2种典型现场进行了实验验证。具体主要工作如下:（1）设计并搭建了一套基于相对位移法的高精度液位测试平台,编制了自动化测试和分析的软件控制。基于实验室液位测试、校准需求、设备选型、设计方案、性能评价等顺序对平台设计和测试方法进行了研究。（2）研究了无约束声路超声高精度液位测量装置的设计方法和实验室测试技术。研制了一套无约束声路超声液位测量装置,分析了实验室静水测试中声速的校准方法。探讨了静置水体声速梯度对测量的影响及补偿方法,分析了明渠、溪流等波动液面及波束倾角等带来的误差。（3）在无约束声路的基础上,研究了约束声路超声液位测量装置的设计方法和实验室测试技术。研究了约束声路测量的方法和关键技术,对比了约束面直径等参数对测量能力的影响。探讨了约束边界引起测量中的周期跳变、水滴粘附等现象,并提出了一种基于连通器原理的改进方案。（4）针对两个典型测量现场应用（明渠测流现场和水平度监测）进行了实验研究。研制了明渠流量测量和静水拖曳直线明槽水平度核验中的超声液位测量装置,并研究了相应的测试方法,对高精度液位测量装置的性能进行了验证。