超声波传感器主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头(纵波)、斜探头(横波)、表面波探头(表面波)、兰姆波探头(兰姆波)、双探头(一个探头发射、一个探头接收)等。超声传感器的核心是其塑料外套，或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个传感器的性能是不同的。
超声波液位计工作原理：超声波液位计安装于容器上部，在电子单元的控制下，探头向被测介质发射一束超声波脉冲。声波被介质表面反射，部分反射回波由探头接收并转换为电信号（如4-20mA信号），从声波发射到声波反射回来被接收，其时间与探头至被测介质的距离成正比。电子单元检测该时间，并根据已知的声速计算被测距离，通过减法运算就可得出物位值。
超声波在液体、固体中衰减很小，因而穿透能力强，尤其是在对光不透明的固体中，超声波可穿透几十米的长度，碰到杂质或界面就会有显著的反射，超声波液位计就是利用它的这一原理而工作的。由于温度对声速有影响，所以超声波传感器应测量温度以修正声速，也就是常说的温度补偿。
