超聲波液位測量是由安裝在被測物體上方的超聲波傳感器，向被測物體表面發射一束超聲波脈沖，此脈沖信號遇到物體表面后反射回來，能再被傳感器接收到；從超聲波發射到重新被接收，其時間與傳感器到被測物體表面的距離成正比；儀表檢測出該時間，并根據當前溫度（傳感器測量）下的聲速，計算出被測物體表面至傳感器的距離（即空間距離），再進一步換算出液位值。

  液位表面的空間距離A與聲波的行程時間T成正比：A=V×T/2（其中V為聲速）。用戶自設定安裝高度H，儀表自動將脈沖行程時間T換算成相應的空間距離值A，再計算出H減A的差值即為測量的液位值L。當被測介質全部通過堰槽形成自由流時，其流量與堰槽上游水位形成對應關系，通過測量水位的高度再進行一系列換算就可以得出相應流體的瞬時流量、按時間累積后可計算出累積流量。

   許多非滿水、大流量(或小流量)，自然流動的自由水面狀態下測量流體的流量，謂之明渠流量檢測。由于明渠流量較大或較小，流體中往往會有一定的腐蝕性或夾帶一些雜質，使用一般的管道流量計檢測流量是很困難的。例如工業企業排水、醫院廢水、農業灌溉用水、城市地下水道排水等領域中，明渠流量檢測尤其是超聲波非接觸式明渠流量儀為的流量檢測儀器。