以超声波在介质中的传播速度随温度变化而变化的特点为设计原理，以FPGA为控制核心，设计了高精度超声波温度计。在FPGA上同时实现了高速信号控制模块、高频信号发生器模块、信号自动采集控制模块以及NIOS II软核处理器模块，解决了设计的关键性技术问题，并通过处理器实现了特殊的软件细分插补算法来对采集的数据进行分析处理。通过理论分析和实验，验证了该方法能够达到纳秒级超声波传播时间的测量，从而使设计能够实现分辨率优于0.001 ℃的温度测量。