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超聲波液位計工作原理是由超聲波換能器（探頭）發出高頻脈沖聲波遇到被測物位（物料）表面被反射折回反射回波被換能器接收轉換成電信號.聲波的傳播時間與聲波的發出到物體表面的距離成正比.聲波傳輸距離S與聲速C和聲傳輸時間T的關系可用公式表示：S=C×T/2.
由于發射的超聲波脈沖有一定的寬度，使得距離換能器較近的小段區域內的反射波與發射波重迭，無法識別，不能測量其距離值。這個區域稱為測量盲區。盲區的大小與超聲波物位計的型號有關。
探頭部分發射出超聲波，超聲波遇到與空氣密度相差較大的介質會行成反射，反射波被探頭部分再接收，探頭到液（物）面的距離和超聲波經過的時間成比例：
距離 [m] = 時間×聲速/2 [m]
聲速的溫度補償公式：環境聲速= 331.5 + 0.6×溫度
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