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基于超声波检测技术的流量计设计及应用研究随着工业化和城市化的发展，流量计作为一种重要的测量工具，被广泛应用于电力、石油、冶金等领域中的流量测量系统中。
而基于超声波检测技术的流量计，具有无机械损耗、高精度、不易受流体性质和控制对象变化的影响等优势，成为当前不可或缺的一种流量计。
本文将基于超声波检测技术的流量计设计及应用研究进行探讨。
一、超声波测量原理简介超声波的特性是频率高于人类听力范围的声波。
超声波测量技术是指利用超声波在介质中传播时的速度、衰减以及反射等物理特性，来测量和分析研究物质、介质等参数。
基于超声波检测技术的流量计，主要是利用超声波在介质中传播时的速度和路径长度，根据声速和路径长度的关系，计算出流量。
超声波测量技术利用的物理原理主要有三种：时间差法、多普勒频移法和声阻抗法。
其中时间差法是指利用超声波在空气和介质的界面上反射的时间差来计算物体距离或流量，应用最为广泛。
二、基于超声波检测技术的流量计设计基于超声波检测技术的流量计，通常由传感器、变送器、显示器等组成。
其设计的基本原理是利用超声波传感器在流体中传播时的速度和路径长度，计算出流体流速来，从而实现流量测量。
1. 传感器的设计超声波传感器是流量计最关键的部分，其性能指标的好坏直接影响到流量计的精度和可靠性。
超声波传感器主要有接触式和非接触式两种类型。
接触式传感器对介质有侵入性，需要进行维护和清洁，而非接触式传感器则对介质无侵入性，可长时间稳定工作。
传感器的工作原理是利用超声波在空气和介质的界面上反射，通过测量匹配关系得到流体流速。
传统的传感器主要采用两个超声波晶体，一个作为发射器，一个作为接收器，在介质中传播，利用超声波在介质中的传播速度和路径长度计算出流速。
而现代的传感器运用更为先进的数字信号处理技术，提高了测量精度和信噪比。
2. 变送器的设计变送器是流量计传感器信号处理的重要组成部分，也是保证流量计稳定工作的重要保障。
变送器的主要功能是将传感器采集到的流量信号转换成标准的电信号输出，从而实现远程控制和显示。
超声波流量计方案引言超声波流量计是一种常用的流量测量设备，它利用超声波技术来测量液体、气体以及蒸汽等流体的流量。
本文将介绍超声波流量计的工作原理、应用场景以及选型时的一些建议。
工作原理超声波流量计利用超声波在介质中的传播速度与介质流速之间的关系来测量流量。
它通过发射一束超声波，并利用接收器接收超声波的反射信号来计算流速。
超声波在介质中的传播速度受到介质密度、温度和流速的影响。
通常情况下，流体的密度和温度变化较小，因此主要通过测量超声波传播时间来计算流速。
超声波流量计通常包括一个发射器和一个或多个接收器。
发射器和接收器之间的距离确定了测量路径。
当超声波经过流体时，它的传播速度会受到流体流速的影响。
接收器接收到反射的超声波信号，并将其传递给测量设备。
通过测量超声波的传播时间和路径长度，可以计算出流体的流速。
应用场景超声波流量计在许多领域都有广泛的应用，特别是在工业自动化领域中。
以下是一些常见的应用场景：1.液体流量测量：超声波流量计可用于测量液体流量，例如供水管道、化工流程、石油和天然气管道等。
2.气体流量测量：超声波流量计也可用于测量气体流量，例如空调系统、天然气和石油气流动等。
3.蒸汽流量测量：超声波流量计在蒸汽系统中也有广泛的应用，可用于测量蒸汽的流量和质量。
由于超声波流量计具有非接触式、无压力损失、广泛测量范围和高精度等优点，因此被广泛应用于液体、气体和蒸汽的流量测量。
选型建议在选择超声波流量计时，需要考虑以下因素：1.测量介质：不同的超声波流量计适用于不同的介质，例如液体、气体或蒸汽。
确保选购的超声波流量计适用于要测量的介质。
2.测量范围：不同的超声波流量计有不同的测量范围。
根据实际需求选择合适的测量范围。
3.精度要求：超声波流量计的精度常常是选择的关键因素。
根据应用需求选择适当的精度。
4.环境条件：考虑超声波流量计将使用的环境条件，例如温度、压力和湿度。
选择适应环境条件的超声波流量计。
5.信号输出：超声波流量计的信号输出方式也是一个重要的考虑因素。
超声波流量计安装设计要求超声波流量计安装设计要求主要包括以下几个方面：1. 安装地点的环境要求：超声波流量计的主机和传感器的安装点附近不能有电机、磁场等强干扰源，以防止信号混淆或无法接收。
传感器安装点应远离阀门、三通、弯头和其他位置，确保流体稳定，减少测量误差。
2. 管道材料的要求：超声波流量计传感器有管道式、插入式和外夹式三种。
安装管道传感器时，对管道材质基本没有特殊要求，只要法兰完美对接即可。
安装插入式传感器时，需要焊接底座，所以管道材料可以满足这一要求。
外夹式传感器一般适用于不锈钢、碳钢、铸铁、PVC塑料等易于超声波传输的致密材料。
如果管道外有防锈漆，要打磨。
3. 直管段的要求：超声波流量计和大多数流量计一样，也需要足够直的前后管段。
只有管内液体流动状态稳定，测量结果才能相对准确。
一般要求前10D后5D（D为管道直径），即传感器上游10倍管径距离，下游5倍管径距离。
4. 安装距离：应选择上游大于10倍直管径、下游大于5倍直管径以内无任何阀门、弯头、变径等均匀的直管段，安装点应充分远离阀门、泵、高压电和变频器等干扰源。
5. 管道直径：受管道直径和流速的限制，安装位置的选择应考虑到允许的安装长度和过度流速，以确保精度。
管道内径一般应大于25mm。
6. 管道壁厚：管道壁厚应在超声波波束范围内。
7. 传感器的安装：两个传感器必须安装在管道轴面的水平方向上，并且在轴线水平位置±45°范围内安装，以防止上部有不满管、气泡或下部有沉淀等现象影响传感器正常测量。
如果受安装地点空间的限制而不能水平对称安装时，可在保证管内上部分无气泡的条件下，垂直或有倾角地安装传感器。
以上信息仅供参考，具体安装设计要求可能会因超声波流量计的型号和厂家的不同而有所差异。
在安装前，建议仔细阅读产品说明书，并咨询厂家或专业人士的意见。
超声波明渠流量计标准超声波明渠流量计是一种用于测量明渠中水流量的设备，它利用超声波技术来实现非接触式的流量测量，具有测量精度高、稳定性好、维护方便等优点，因此在水利工程、环保监测、水务管理等领域得到了广泛应用。
为了确保超声波明渠流量计的准确性和可靠性，制定了一系列的标准来规范其设计、安装、使用和维护。
本文将对超声波明渠流量计的标准进行详细介绍。
首先，超声波明渠流量计的设计标准是保证其测量精度和稳定性的关键。
在设计过程中，需要考虑到流速范围、流量范围、水质情况等因素，选择合适的传感器类型、安装位置、测量原理等。
同时，还需要考虑到防雷、防水、抗干扰等环境因素，确保设备在恶劣环境下也能正常工作。
此外，设计标准还包括了设备的外观尺寸、显示界面、操作按钮等方面，以便用户能够方便地进行操作和观测。
其次，超声波明渠流量计的安装标准是保证其测量准确性的重要环节。
在安装过程中，需要严格按照标准要求选择安装位置，保证水流稳定、无漩涡、无波动，避免因水流条件不佳导致测量误差。
同时，还需要注意传感器与水面的距离、安装角度、固定方式等细节，确保传感器能够正常接收和发送超声波信号，从而实现准确的流量测量。
再次，超声波明渠流量计的使用标准是保证其长期稳定运行的关键。
在使用过程中，需要定期对设备进行校准、清洁、维护，以确保测量精度和稳定性。
同时，还需要严格按照使用手册要求进行操作，避免因错误操作导致设备损坏或测量误差。
另外，还需要对设备进行定期的性能检测和维护记录，以便及时发现和解决问题，确保设备的长期稳定运行。
最后，超声波明渠流量计的维护标准是保证其使用寿命和稳定性的关键。
在维护过程中，需要注意设备的清洁、防尘、防水、防腐蚀等工作，确保设备的各个部件能够正常运行。
同时，还需要定期对设备进行性能检测和维护记录，及时发现和解决问题，保证设备的长期稳定运行。
综上所述，超声波明渠流量计的标准涵盖了设计、安装、使用和维护等方方面面，通过严格遵守这些标准，能够确保设备的测量精度和稳定性，为水利工程、环保监测、水务管理等领域提供可靠的数据支持。
基于信号互相关的超声波气体流量计的设计随着科学技术的不断发展，各行各业对于测量和控制领域的需求也越来越高。
在工业生产过程中，对气体流量进行准确的测量和监控是非常重要的。
超声波气体流量计作为一种新型的流量测量仪器，在工业自动化和流程控制中得到了广泛的应用。
与传统的机械流量计相比，超声波气体流量计具有测量范围广、精度高、响应速度快等优点。
在超声波气体流量计的设计中，信号互相关技术是一种常用的测量方法。
它通过测量发送和接收超声波信号之间的相关性来确定气体流量，具有测量灵敏度高、抗干扰能力强等特点。
本文将介绍基于信号互相关的超声波气体流量计的设计方法。
一、超声波气体流量计的原理超声波气体流量计是利用超声波在气体中传播时受到流速的影响而进行测量的仪器。
其原理是利用超声波在静止气体和流动气体中传播的速度差异来测量气体流量。
在超声波气体流量计中，通常会将传感器安装在管道的两端，一个作为发射装置，另一个作为接收装置。
通过发射装置向管道中发送超声波信号，然后通过接收装置接收超声波信号，并进行信号处理和分析，最终得到气体流量的参数。
二、信号互相关技术在超声波气体流量计中的应用信号互相关是一种在信号处理和分析中常用的技术，它通过计算信号之间的相关性来获取信号的特征参数。
在超声波气体流量计中，可以利用信号互相关技术来对发送和接收的超声波信号进行分析，从而得到气体流动的信息。
信号互相关技术具有测量精度高、抗干扰能力强的特点，因此在超声波气体流量计设计中得到了广泛的应用。
三、基于信号互相关的超声波气体流量计的设计方法1. 传感器设计：在超声波气体流量计的设计中，传感器是至关重要的部分。
传感器的设计直接影响到信号采集的质量和精度。
一般情况下，传感器应具有较高的发射和接收灵敏度，能够有效地捕获管道中传播的超声波信号。
2. 信号处理：传感器采集到的超声波信号需要进行信号处理，以提取有用的信息。
信号处理包括滤波、放大、去噪等步骤，可以采用数字信号处理技术进行处理，以确保信号的准确性和稳定性。
超声波流量计探头设计及测时误差修正摘要:利用超声波测量流体流量是超声波在工业检测中发展较早的应用技术之一。
性能较好的超声导波探头及其固定装置对于整个装置性能具有重要作用,本文主要对于超声波探头设计的各个方面进行探讨,最后还对于测时误差和修正方法进行分析,对于今后超声波流量计设计和使用具有一定作用。
关键词:超声波流量计探头设计材料选择误差修正0 引言超声导波探头是超声导波检测系统的重要组成部分,在利用超声导波技术对管道进行缺陷检测时,它与管道直接接触,用于在管道中激励和接收超声导波。
而激励接收导波的质量是能否利用超声导波技术进行流量测量的关键,可以说,超声导波探头的性能直接影响到整个检测系统的性能和可靠度。
此外,由于每个探头还需要一定的压力使其紧密地干耦合在管道表面,而使能量达到最大程度的传递,因此还需要一个探头固定装置来固定探头并且对探头施加压力[1,2]。
1 超声波探头导波探头的研制主要是利用现有探头的研制技术,结合管道这种检测对象的要求从以下几个方面着手:压电元件及其振动模式;合适的背衬材料及其配比;保护层的材料及其厚度;合理的外型设计。
本课题采用直探头,直探头也称平探头,可发射及接收纵波。
由压电晶片、阻尼块(吸收块)及保护膜组成。
1.1 压电元件压电元件是压电探头中的心脏部分。
压电元件为圆板性,两面有银质敷层,作为导电的极板,底面接地线,上面接导线引至电路上。
在压电元件上施加以外电场,在压电元件的某个方向就会产生振动,这种振动藕合到构件上,压电探头就会在构件中激励出某种应力波。
本章所研制的超声导波探头同样是基于这种性质在管道中激励和接收超声导波。
采用镐钛酸铅压电陶瓷作为压电材料,镐钛酸铅压电陶瓷简称pzt,它是pbtio3和pbzro3固溶体为基的组成物,在较大的温度范围内性能都比较稳定,作为换能器材料,其压电效应非常显著,具有高的机电耦合系数和压电应变常数、弹性常数和压电常数。
其中的pzt5系列在低功率情况下,共振状态和非共振状态都可使用,适于制作收发两用探头。
目录1 绪论 (1)1.1 超声波流量测量技术发展概述 (1)1.2 常用流量计类型和性能比较 (2)1.3 超声波流量计的特点和用途 (3)1.4 超声波流量计 (3)1.4.1 多普勒超生波流量计 (4)1.4.2 时差法超生波流量计 (4)2 超声波流量计原理 (5)2.1 超声波简介 (5)2.1.1 超声波的频率 (5)2.1.2 超声波的发生 (5)2.2 研究超声波流量计测水量需用：时差法 (5)3 时差法超声波流量计的总体设计 (7)3.1 流量计设计参数 (7)3.2 换能器的安装 (7)3.3 测量原理 (8)3.3.1 声学原理 (8)3.3.2 测时原理 (9)3.4 系统硬件框图 (11)4 时差法超声波流量计的硬件设计 (13)4.1 超声波换能器的选择 (13)4.2 超声波发射/接收电路 (13)4.2.1 超声波发射电路 (14)4.2.2 超声波接收电路 (15)4.2.3 采样保持电路 (18)4.2.4 电压比较电路的设计 (20)4.2.5 切换控制电路 (21)4.3 信号采集及控制电路 (21)4.3.1 从单片机的选取 (21)4.3.2 电路设计 (22)4.4 信号处理及人机接口电路 (22)4.4.1 主单片机系统方案 (22)4.4.2 数据存储电路 (24)4.4.3 键盘电路 (24)4.4.4 时钟电路 (25)4.4.5 液晶显示电路 (26)4.4.6 与从单片机通信接口 (27)4.4.7 与PC机通讯接口 (28)4.5 硬件抗干扰设计 (29)4.5.1 干扰的来源 (29)4.5.2 抗干扰措施 (30)5 时差法超声波流量计的软件设计 (31)5.1 主单片机软件设计 (31)5.2 从单片机部分软件设计 (32)5.2.1 从单片机软件流程图 (32)5.3 单片机软件抗干扰措施 (33)5.3.1 数据采集误差的软件对策 (33)5.3.2 控制状态失常的软件对策 (33)6 系统误差分析 (34)6.1 系统误差分析 (34)6.1.1 误差基本理论 (34)6.1.2 误差产生因素 (35)7 结论 (40)参考文献 (41)致谢 (43)1 绪论我国水资源相当匮乏，分布也不平横，随着国民经济的发展，我国水资源越来越珍贵，水的价格也越来越高，对水量的计量精度要求也越来越高，特别是对大型引水、城市供水等大流量计的计量，要求流量计的精度很高，因为很小的测量误差就会产生很大的流量误差，因此带来的直接经济利益是一个很可观的数目。
超声波流量计方案一、引言超声波流量计是一种常见的流量测量设备，通过利用超声波的传播特性实现对流体流量的测量。
它具有测量准确、无压力损失、无移动部件等优点，在工业生产中得到广泛应用。
本文将介绍超声波流量计的基本原理、常见类型以及应用案例，为读者提供一个全面了解和选用超声波流量计的方案。
二、基本原理超声波流量计通过发射超声波脉冲到流体中，利用声波在流体中传播的速度差异来测量流速。
其工作原理基于多普勒效应，即当声波遇到流体运动时，波长会发生变化，从而实现对流速的测量。
常见的超声波流量计包括传输时间差法和多普勒效应法，下面将分别进行介绍。
2.1 传输时间差法传输时间差法是一种基于声速差异原理的测量方法。
超声波流量计通常由两个传感器组成，一个作为发射器向下游发射超声波信号，另一个作为接收器接收信号。
超声波在流体中传播的速度取决于流体的物理性质以及流速。
当超声波流经流体时，由于流体的速度不同，传输时间会发生变化。
通过测量声波传播的时间差，可以计算出流体的平均流速。
2.2 多普勒效应法多普勒效应法是一种基于声波频率变化原理的测量方法。
超声波流量计的传感器通常同时具备发射和接收功能。
当超声波与流体运动相互作用时，声波的频率会发生变化。
对于与流体相对运动的声波而言，当流速较大时，声波频率会增加；当流速较小时，声波频率会减小。
通过测量超声波频率变化，可以计算出流体的实际流速。
三、常见类型根据实际应用需求和流体特性，超声波流量计可以分为不同类型，下面将介绍其中三种常见的类型。
3.1 声速差法超声波流量计声速差法超声波流量计采用传输时间差法进行测量，其原理是通过测量超声波在流体中传播的时间差来计算流体的流速。
该类型的流量计适用于流体中无颗粒或颗粒较小的情况，如液体或气体的流量测量。
3.2 直接时间差法超声波流量计直接时间差法超声波流量计是一种改进的传输时间差法测量方法。
与传统声速差法不同的是，该类型的流量计不再使用两个传感器，而是采用单个传感器进行测量。
学号：*********** 湖南理工学院毕业论文题目：超声波流量计的设计作者：刘阳届别：2011级院别：机械工程学院专业：机械电子工程指导老师：周红波职称：讲师完成时间: 2015.5.10摘要超声波流量计是利用超声波在流体中的传播特性来测量流量的计量仪表。
凭借其非接触测流、仪表造价基本上与被测管道口径大小无关、精度高、测量范围大、安装方便、测试操作简单等自身的优势被认为是较好的大管径流量测量仪表，在电力、石油、化工特别是供水系统中被广泛应用。
然而，由于超声波流量计只是在近几十年才出现的一种新型仪表，还有很多不完善的地方，比如成本较高、精度不够等，有必要对其加以改进和提高。
本设计与传统的机械式流量仪表不同，它具有机械式仪表所不具备的优点，而且因其采用高精度时间测量芯片TDC-GP2进行时间测量，保证了测量的精度。
本设计采用时差法原理进行测量流体流速，进而计算出瞬时流量。
论文从流量计的发展历史和背景到超声波流量计的原理、特点以及国内外发展概况，详细地介绍了超声波流量计。
另外，论文又详细研究了时差法超声波流量计的理论知识，并在理论基础上研究了超声波流量计的硬件电路与软件部分，其中所用的高精度时间测量芯片TDC-GP2以及单片机STC89C58RD+是本设计的核心部分。
本设计成功实现了瞬时流量的测量与辅助功能的实现，有较广阔的研究前景。
绪论1.1流量计的发展历史与现状概述数千年前，人们为了适应水利和农业灌溉的需要，就已经开始关注流量测量的问题。
流量测量作为人类文明的一种标志，是计量科学技术的组成部分之一，它不仅广泛用于农业和水利，也广泛用于化工、石油、冶金以及人民生活各个领域之中，一直得到世界各国政府和企业的重视，而且重视程度一直在不断加强。
最早的流量测量发生在公元前1000年，古埃及人通过对尼罗河流量的测量来预计当年收成的好坏，古罗马人利用孔板测量的方法在修建引水渠时进行流量测量。
而到目前为止，流量计的发展也有了几百年的时间，早在1738年，瑞士人丹尼尔·伯努利以伯努利方程为基础，利用差压法测量水流量；后来意大利人文丘里研究用文丘里管测量流量，并于1791年发表了研究结果；1886年，美国人郝谢尔用文丘里管制成测量水流量的实用装置。
20世纪初期到中期，原有的流量原理逐渐成熟，人们开始探索新的测量原理。
自1910年起，美国开始研制测量明沟中水流量的槽式流量计。
1992年，帕歇尔将原文丘里水槽改革为帕歇尔水槽。
1911-1912年，美籍匈牙利人卡门提出卡门涡街的新理论。
30年代，又出现了探讨用声波测量液体和气体的流速的方法，但到第二次世界大战为止未获很大进展，直到1955年才出现应用声循环法的马克森流量计，用于测量航空燃料的流量，1945年，科林用交变磁场成功地测量了血液流动的情况。
由于经济生产落后，直到20世纪50年代，工业中使用的主要流量计也只有孔板、皮托管、浮子流量计三种。
20世纪60年代以后，随着国际经济和科学技术的不断发展，测量仪表开始向精密化、小型化方向发展。
至今，我国已经形成一个相当规模从事流量测量技术与仪表研发和生产的企业，从事流量仪表研究和生产的单位超过230家。
目前我国的流量装置方面与国际水平仍存在较大差距，现有产品的品种、规格、精确度和可靠性尚不能满足国内市场的需求，一些新型的流量计，如涡街流量计、旋进漩涡流量计、射流流量计等的技术水平与国际先进水平有较大的差距，需要有较充足的经费支持并通过艰苦的努力，才有可能达到国际先进水平。
1.2超声波流量计概述1.2.1超声波流量计国内外发展概况超声波是指声音频率高于人耳听觉范围的声波，其频率大于20KHz，与一般声波相比，它的振动频率高，波长短，具有束射特性，可以定向传播，具有很强的穿透能力，在介质中传播时，随着传播距离的增加，能量逐渐衰减。
为了消除声速变化对测量精度的影响，频差法超声波流量计应运而生，这种流量计的声速受温度变化的影响远小于时差法，灵敏度高，测量范围广，因而这种方法成为测量大管径大流量超声流量计的主要方案。
目前市场上管道式气体用的超声波流量计的最大管径可达到1100mm，最多的有6个声道，精度可以达到0.1的等级。
夹持式气体用超声波的管径最大可达到1500mm，最多可以有8声道，精度在0.5%-1%测量值之间。
今年国际市场较为引人注目的超声气应用，就是中国的西气东送项目。
在这一世界最长的气体输送管线上，每年要输送超过40亿美金的天然气，总计有13套超声气体流量计在这一管线应用。
我国超声波流量计年产量90年代初估计为800-1000台。
我国于94年正式出版了由中国计量科学院组织有关专家起草、分别经国家技术监督局和建设部批准的“JJG198-94速度式流量计”的国家计量检定规程(包括超声波流量计)JJG(建设)0002-94超声流量计(传播速度差法、多普勒法)的部门计量检定规程。
这是我国超声波流量计发展的一个标志。
我国目前的超声波流量计的研制和生产仍然是属于比较落后的，尽管这些年来国外很多大的超声波流量计生产企业纷纷进驻中国市场带动了国内相关领域的快速发展，出现了上文所提到的国内超声波流量计生产厂家，但总体上来讲，我们现有技术和生产水平仍是落后的，与国际先进水平存在较大的差距。
目前国内超声波流量计市场的现状是:高精度超声波流量计依赖进口，低档产品过剩。
1.2.2超声波流量计的特点超声波流量计在工业中的应用包括气体、液体以及固体物质流量的测量，其测量范围对大多数液体介质而言，流速从每秒几厘米到每秒十几米，管径从小于1厘米到几米，工作温度从低温(如液态氧、液化天然气)到上千度的高温，允许工作压力从接近真空到几百个大气压，其响应时间从几毫秒到24小时。
和传统的流量计相比，超声波流量计有以下突出的优点：1.结构简单，安装、使用和维护方便。
超声波流量计可以夹持在管道外侧安装，无需对管道进行改动，这给临时检查管内的流量提供了方便。
2.适用于大型圆形管道和矩形管道，原理上不受管径限制，通用性好，同一仪表可以测量不同管径的管道流量，使用时不必严格考虑管材和壁厚，且其造价基本上与管径无关，更适合于大管径、大流量的场合。
3.待测液体只要可以传播声波就可以对其进行管外测量。
这种非接触测量方法无压力损失，不破坏流场，部件不受流体腐蚀和磨损。
4.可以直接给出被测流体的瞬时流量和累积流量，可以用模拟量或数字量输出。
5.对介质几乎无要求，只要能传播声波的流体皆可用超声波流量计测量流量，因而适用于多种流体，除了水、石油等常见流体外，尤其适用于其他方法不便测量的情况，例如高温高压、腐蚀性液体、高粘度液体或气体等;而它可测量非导电性液体，在无阻挠流量测量方面是对电磁流量计的一种补充。
6.除测量流速和流量外，与微机联合使用，使其智能化后，可以进行各种管道、流体参数的设置，还可以自动地对流体的其他参数(如成份、浓度、速度}}面等)进行综合测量。
1.2.3超声波流量计的分类超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示两部分组成，是一种利用超声波脉冲来测量流体流量的速度式流量仪表。
超声波流量计有多种分类方法，主要有：（1）按照安装方式分类：外夹式、插入式、管段式。
外夹式传感器安装时需要将管外壁的拟安装位置打磨光滑后用耦合剂将传感器（探头）贴于管外壁再用专用夹紧装置固定。
该方式能方便地在管外进行水流量测量，也适合便携式。
缺点是易因耦合剂的处置不当引起信号接收状态恶变而影响测量的稳定性。
插入式传感器安装时用钻孔工具在不停产状态下将传感器(探头)插入管路中。
优点是能在水管内壁结垢或水中带气情况下实现稳定可靠的测量。
管段式传感器—安装时需要切开选定的直管段，采用法兰联接。
产品已经过专门出厂标定，好处是传感器可以不停产进行维修，特点是测量准确度高。
（2）按照测量原理不同分类（常用）：多普勒超声波流量计和时差法超声波流量计。
多普勒超声波流量计是利用相位差法测量流速，即超声波在流体中运动，由于液体本身有一运动速度，导致超声波在接收器与发射器之间的频率或相位发生相对变化，通过测量这一相对变化就可获得液体速度；时差型是利用时间差法测量流速，即超声波传播速度由于流体流动而使得其在接收器与发射器之间传播时间发生变化，通过测量此时间变化就可获得流体流速。
多普勒超声波流量计的原理：换能器1发射频率为f1的超声波信号，经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后，频率发生偏移，以f2的频率反射到换能器2，f2与f1之差即为多谱勒频差。
设流体流速为v ，超声波声速为c ，多谱勒频移正比于流体流速v ，则v c f f f f v c L t d ⨯=-=+=θθsin 2cos 1121 当管道条件、换能器安装位置、发射频率和声速确定以后，c 、f1、θ即为常数，流体流速和多谱勒频移成正比，通过测量频移就可得到流体流速，进而求得流体流量。
时差式超声波流量计的原理：时差式超声波流量计是利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量的。
如下图，换能器1向换能器2发射超声波信号，这是顺流方向，其传播时间为：反之，逆流方向的传播时间为： θcos 2v c L t -=时间差为：θθ222121cos cos 2v c Lv t t t -=-=∆由于c>>v ，故()忽略不计、θθ222cos cos 2v v c L t ⨯=∆ 所以，流体流速t L ∆⨯=θcos 2c v 2 其中c 、L 、θ均为常数，测得时间差△t 即可求出流体流速v 进而求得流体流量。
（3）按照使用方式不同分类：固定式超声波流量计和便携式超声波流量计。
两者的主要区别如下：适用场合不同：固定式超声波流量计用于安装在某一固定位置，对某一特定管道内流体的流量进行长期不间断的计量；便携式超声波流量计具有很大的机动性，主要用于对不同管道的流体流量作临时测量。
1.3本课题的主要研究内容本文通过充分调研并查阅大量文献资料，选择基于TDC-GP2时间测量芯片的时间差法超声波流量计，主要研究内容如下：1.超声波传感器的技术指标及使用方法（拟选择使用最广泛的压电型超声波传感器，选取两个收/发型超声波探头）；2.超声波探头的安装方式对比选取（Z 型、V 型、W 型），拟选择V 型安装方法；3.时差法超声波测流量的原理，针对超声波流量计测量精度容易受温度影响的问题，采用改进型算法将温度影响在理论上消除；4.单片机芯片的选择，要求低功耗、低价格、芯片的功能能满足本设计的所有要求；5.自检报警模块：拟采用蜂鸣器进行报警，对流量低于或高于规定阈值进行报警；6.数据处理模块：要求满足不低于B级精度（因选用高精度时间测量芯片TDC-GP2，精度可以满足要求），也可以考虑多组测量之后进行处理，如选择求取算术平均值作为最终测量结果；7.测量结果显示模块设计：拟选择LCM液晶模块；8.各个模块与单片机及TDC-GP2芯片的连接：单片机控制TDC-GP2芯片，进行适时的时间测量，从而调用数据处理模块进行流量计算，同时调用自检报警模块进行报警，最后调用显示模块进行流量结果显示。
