超声波液位计是基于回波测距的原理工作的。应用回波测距法测量液位的原理，由超声波探头向液体和气体的分界面发射超声脉冲，经过时间t后，便可按收到从液面反射回来的回波脉冲。若超声波在液体中的传播速度为v，则自超声波探头至液面的距离H可计算如下：h=1/2vt

超声波在一定液体中的传播速度v通常是已知的，因此只要测出超声波在探头与液面之间往返一次所需的时t，即可确定液位H。超声波探头通常是基于压电效应的原理工作的。由于压电效应具有可逆性，实际应用的探头往往既作为超声波发射器又可作为超声波接收器。超声波探头可以在发射两个相邻超声脉冲的时间间隔内，接收从液面反射回来的回波脉冲。采用回波测距原理测量物位的关键在于声速的准确性。超声波在介质中的传播速度与介质的密度有关，而密度又是温度和压力的函数，因此，当温度发生变化时，声速也要发生变化，而且影响较大。因此为了保证超声波液位计的测量精度，应进行温度补偿。超声波液位计测量时与介质不接触，无可动部件，传播速度比较稳定，对光线、介质黏度、湿度、介电常数、电导率、热导率不敏感，因此可以测量有毒、腐蚀性或高黏度等特殊场合的液位。超声波液位计既可以连续测量和定点测量液位，也可以方便地提供遥测或遥控信号，还能够测量高速运动或有倾斜晃动的液体液位，但结构复杂，价格昂贵。

超声波液位计安装于容器上部，在电子单元的控制下，探头向被测物体发射一束超声波脉冲，声波被物体表面反射，部分反射回波由探头接收并转换为电信号。从超声波发射到被重新被接收，其时间与探头至被测物体的距离成正比。电子单元检测该时间，并根据已知的声速计算出被测距离。用探头到罐底的距离一探头到液位的距离=实际液位或者物位高度，把液位高度转换成4～20 mA电流信号、1～5 V电压信号输出；或者通过485通信，Han通信， 通信传输到控制中心。由于温度对声速具有较大的影响，所以仪表应测量环境温度，以修正声速。

超声波液位计在系统运用中，由超声液位计测量液位的高度并转换成标准信号送到控制中心，控制中心检测到仪表送来的液位信息，并根据液位的高度和实际需要来对加料或者减料进行控制。