本发明涉及明渠流量测量技术领域，是一种时差法超声波明渠水位和流量量测装置及其量测方法，包括顺流超声波换能器、逆流超声波换能器、两个支架和控制器，顺流超声波换能器、逆流超声波换能器分别通过一组调节机构一一对应安装在两个支架上以调节其在所述竖向平面内的高度和角度，顺流超声波换能器、逆流超声波换能器和两组调节机构均与控制器电连接。本发明结构合理，其通过顺流超声波换能器、逆流超声波换能器就可实现测量明渠水位高度的目的，无需再另外使用水位计来测量明渠水位高度，减少了设备成本；另外控制器不仅能控制调节顺流超声波换能器、逆流超声波换能器的高度，还能控制调节其角度，从而适用于明渠不同水位高度下水体流速的测量，使用灵活性好。