虚拟仪器是测量仪器的主要发展方向。超声波测量液位是一种传统的、同时又非常具有发展潜力的方法。但超声波频率高对采集系统要求较高,利用虚拟仪器的代表软件 LabVIEW 设计的高速采集系统能很好解决超声波信号的采集问题。本文研究了基于超声波及虚拟仪器的油罐液位检测系统,给出发射接收硬件设计、高速数据采集及微弱信号检测的液位检测系统应用设计。首先,本文论述了虚拟仪器的发展和虚拟仪器的特点,液位检测技术的现状,指出了油罐超声波液位检测研究的重要性。并详细介绍了虚拟仪器及其代表性软件 LabVIEW,研究了虚拟仪器的构建方法。然后,讨论了超声波信号的传播特性,根据需要选择了合适的超声波传感器,给出了超声波发生和接收电路。并针对超声波信号高频的特点,研究了基于 LabVIEW 的采集卡驱动设计,开发了一种基于 PC 机的高速多通道数据采集系统及其软件设计。针对信号获取中噪声的影响,对混沌振子 Duffing 方程进行了研究,讨论了小信号摄动的受迫 Duffing 振子在非平衡相变临界点附近的行为,推导出振子发生相变的相位条件,提出了一种利用间歇混沌理论进行微弱信号检测的技术。实验证明本技术能明显区分环境干扰与有用信号,并可准确实现对回波信号的特征提取,具有较高的信噪比。最后,应用基于 LabVIEW 的虚拟仪器构建方法开发了油罐群超声波液位检测系统。本文给出了系统软硬件的设计方案,并对系统进行了误差分析,并给出了解决方案。