在一些高危、强磁干扰或无光线的环境下,超声波测距作为一种实时、简单易用的非接触测量技术得到了广泛的应用。超声波有着很强的指向性,且是低频波,在空气中传播时能量消耗慢,而且相比于激光,其传播速度慢易于实时控制测量,同时对色彩不敏感,可用于带烟雾的环境中。然而,传统的渡越时间法由于在换能器两端施加偏置电压的瞬间,其振子不会立即起振,则产生一定的时延,而在接收端同样也是,这就导致了超声测距的精度下降。同时接收端由于要对带有杂波的微弱信号进行前置放大,将可能导致信号丢失或缺失,降低了传统的渡越时间法的测量精度。为了提高超声波测距的精度,本文研究了适用于高精度超声波测距的双频相位差法。该方法采用两列不同频率的连续超声波,在两列波声速、频率已知的情况下,可以通过相应的相位差来确定探头与障碍物间的距离。这种方法使用连续发射的超声波,解决了振子起振时延的问题,很大程度上减少了渡越时间法里出现的测距误差。但是由于超声波的频率特性限制,双频相位差法的测距范围受到很大限制。为此,本文在双频连续波相位法的基础上进行了进一步的研究,综合渡越时间法对其进行量程上的扩展,设计一套以双频连续波相位差超声测距方案为核心、以传统的超声测距渡越时间法为辅助的综合超声波测距系统。最后经过实验平台搭建测试,系统的各个指标、波形基本符合方案的设计需求。文章最后对设计的系统进行了误差分析,并给出提高准确性和精度的一些建议。