超聲液位計是利用波在介質(zhì)中的傳播特性，具體地說，超聲波在傳播中遇到相界面時，有一部分反射回來，另一部分則折射入相鄰介質(zhì)中。但當它由氣體傳播到液體或固體中，或者由固體、液體傳播到空氣中時，由于介質(zhì)密度相差太大而幾乎全部發(fā)生反射。因此，在容器底部或頂部安裝超聲波發(fā)射器和接收器，發(fā)射出的超聲波在相界面被反射，并由接收器接收，測出超聲波從發(fā)射到接收的時間差，便可測出液位高低。
超聲液位計按傳聲介質(zhì)不同，可分為氣介式、液介式和固介式三種；按探頭的工作方式可分為自發(fā)自收的單探頭方式和收發(fā)分開的雙探頭方式。相互組合
可以得到六種液位計的方案。圖1為單探頭超聲液位計。其中（a）為氣介式，（b）為液介式。（c）為固介式。在實際測量中，有時液面會有氣泡、懸浮物、波浪或沸騰，引起反射混亂，產(chǎn)生測量誤差，因此在復雜情況下宜采用固介式液位計。它不會因上述原因產(chǎn)生反射混亂或聲束偏轉。
（a）氣介式 ?。╞）液介式 （c）固介式
圖1 單探頭超聲液位計
單探頭液位計使用一個換能器，由控制電路控制它分時交替作發(fā)射器與接收器。雙探頭式則使用兩個換能器分別作發(fā)射器和接收器。對于固介式，需要有兩根金屬棒或金屬管分別作發(fā)射波與接收波的傳輸管道。
由圖1看出，超聲波傳播距離為l，波的傳播速度為c，傳播時間為△t，則
（1）
l是與液位有關的量，故測出△t便可知液位，△t的測量一般是用接收到的信號觸發(fā)門電路對振蕩器的脈沖進行計數(shù)來實現(xiàn)。
超聲液位測量有許多優(yōu)點：
①與介質(zhì)不接觸，無可動部件，電子元件只以聲頻振動，振幅小，儀器壽命長；
②超聲波傳播速度比較穩(wěn)定，光線、介質(zhì)粘度、濕度、介電常數(shù)、電導率、熱導率等對檢測幾乎無影響，因此適用于有毒、腐蝕性或高粘度等特殊場合的液位測量；
③不僅可進行連續(xù)測量和定點測量，還能方便地提供遙測或遙控信號；
④能測量高速運動或有傾斜晃動的液體的液位，如置于汽車、飛機、輪船中的液位。
但超聲儀器結構復雜，價格相對昂貴，而且當超聲波傳播介質(zhì)溫度或密度發(fā)生變化時，聲速也將發(fā)生變化，對此超聲液位計應有相應的補償措施，否則會嚴重影響測量精度。另外，有些物質(zhì)對超聲波有強烈吸收作用，選用測量方法和測量儀器時要充分考慮液位測量的具體情況和條件。