目前,工业上使用的大多数液体燃料以及液态化学气体都存储在一个高压的密闭容器内,在生产过程中,为了保证生产的安全性,需要定期对密闭容器中剩余液体的液位进行测量。由于这些液体具有易燃易爆等特性,采用传统的液位测量方式会对容器的密闭性造成破坏,容易发生液体泄漏等安全事故。针对上述问题,本课题利用超声波的声阻抗特性设计了一种新型的非介入式超声波液位测量系统。论文在对常见的超声波液位测量原理进行分析对比的基础上,确定利用超声波在不同介质中传播时声阻抗的变化实现液位的测量,详细说明了超声波在固体介质中传播时的声场分布,阐述了超声波在不同声场区域中回波声压的变化,分析了超声波在密闭容器内回波能量的变化,根据液位上下方不同位置处的回波能量不同,确定了液位测量的具体实现方式;从测量环境、超声波换能器的工作频率和直径以及测量时超声波换能器与被测容器壁的耦合强度三个方面,分析了影响超声波回波声压能量的因素并提出了相应的解决方法;结合液位测量原理阐述了液位测量系统的总体设计方案。系统的硬件电路中,设计了以STM32为主控制核心的超声波发射电路和超声波接收电路,超声波发射电路方面,阐述了激励信号偏置电路的工作原理并对不同电阻电容值下的电路输出波形进行了仿真分析,利用增益可调的放大器实现不同幅值大小的激励信号输出;超声波接收电路方面,阐述了峰值检波电路的工作原理,利用电路仿真软件对峰值检波电路的惰性失真问题进行了分析,说明了回波采集模块的实现方式;阐述了系统电源模块的设计。系统的软件设计方面,阐述了滑动滤波器的滤波原理及实现方法;设计了液体界位的判断算法和判断液位逼近程度的逼近曲线;利用STM32内部的FLASH实现了数据存储模块;设计了矩阵键盘的控制程序。最后,对本课题设计的液位测量系统在不同实验环境条件下进行了实验验证。对比了各种测量条件下,液位上下方两临界位置和液位处的回波声压大小的变化趋势,分析了实验结果中存在的问题并给出了具体的解决方法。