油田在固井作业时，需要用水罐车给泥浆注水并监测水的配注情况，传统的做法是采用人工测量法，由于现场的水罐过高，工人爬到罐顶有一定的安全隐患，而且水罐与车之间紧密相连，没有缝隙，不能从底部监测液位情况，因此采用非接触式测量，在容器壁上用超声波液位检测装置观测液位。进行液位检测时，环境干扰因素很大，超声波的回波信号通常被噪声所掩盖，观测的结果有误差。相对噪声而言，超声波回波信号极其微小，很难提取出来，这严重的影响了检测的精度和准确性，我们应该寻找出从背景噪声中检测出有用信号的方法，提取超声波回波信号的检测方法问题。针对在背景噪声干扰下的微弱信号检测，研究自相关算法来提取有用信号，由于单次自相关检测微弱信号后还会有噪声的存在，对单次自相关改进，提出双重自相关算法，Matlab仿真结果表明双重自相关算法比单次自相关算法检测微弱信号能力强。介绍了基于混沌振子的微弱信号检测方法，引入了混沌的概念和混沌的动力学特性，主要利用混沌系统对初始条件敏感的特性，通过观察相轨迹图的变化来检测微弱信号。研究单Duffing振子系统的微弱信号检测原理，由于微弱信号小，噪声干扰强，使系统的相轨迹仍然在混沌态，会令系统产生误判和不稳定的问题。对单Duffing振子系统进行改进，提出双耦合Duffing振子系统。两种Duffing振子系统仿真比较可以看出，改进后的双耦合Duffing振子系统检测微弱信号能力更强。为了提高检测性能，提出了自相关方法和混沌振子系统相结合的测量方法，充分利用自相关法和混沌方法抑制噪声的能力，组成了混合测量系统。介绍了这种混合测量系统检测微弱信号的步骤，把这种混合系统用在超声波液位检测中，通过检测的数据表明，此方法提高了检测精度。