超聲波明渠流量計直接測量的物理量是液位。用于明渠測流量時，在明渠上安裝量水堰槽。量水堰槽把明渠內流量的大小轉成液位的高低。儀表測量量水堰槽內的水位，再按相應量水堰槽的水位-流量關系反算出流量.普通明渠內流量與水位之間的對應關系，受渠道的坡降比和表面糙度影響。在渠道內安裝量水堰槽，產生節流作用，使明渠內的流量與液位有固定的對應關系。這種對應關系主要取決于量水堰槽的構造尺寸，渠道的影響減至zui小。

儀表工作時，超聲波感器固定安裝在被測量液面上方。探頭向水面發射脈沖超聲波。聲波通過空氣到達液面，聲波被液面反射成為反射波，探頭接收反射波稱為回波。探頭下邊的校正棒也產生反射被探頭接收稱為校正波。儀表根據發射波與回波、發射波與校正波之間的時差，求出探頭到液面的距離。在與探頭到水位零液位的距離L減，即求出液位高度H。

超聲波明渠流量計的探頭安裝在量水堰槽水位觀測點位置上，測量流經量水堰槽的水位。在儀器安裝時，把相應量水堰槽的水位流量關系以數表形式經由按鍵裝入儀表內存儲器。儀表的微處理機由測出的水位，用查表法求出對應的流量值。數表中兩相鄰數值之間的數，用線性插值法求出。