超声波流量计从问世以来,凭借着自身测量精度高、稳定性好、测量无压损、测量范围宽、可进行非接触测量等优点,在流量计市场上的占有率正逐年上升。国内对超声波流量计的研究起步较晚,在超声波流量计的计量精度、测量范围等方面与国外相比还有一定的差距。针对目前气体超声波流量计测量精度低、稳定性差的问题,本文提出了采用高精度计时芯片TDC_GP22与新型相关算法时间测量芯片STM32F407相结合的时间测量方法,设计了以STM32F103单片机为主控芯片带有自学习功能的时差法双声道气体超声波流量计。论文主要研究内容包括以下几个方面:首先,通过查阅国内外气体超声波流量计的文献资料,对时差法气体超声波流量计的测量原理进行了深入研究,提出了高精度计时芯片TDC_GP22与新型相关算法时间测量芯片STM32F407相结合的时间测量方法。其次,设计了系统整体设计框图和硬件电路组成模块,选取32位高性能低功耗单片机STM32F103为主控芯片,对超声波信号发射与接收调理电路、TDC_GP22时间测量电路、STM32F407新型相关算法时间测量电路、通道及回路选择电路等硬件模块电路进行了设计。随后,采用模块化设计思想对系统的软件程序进行设计,详细描述了主程序、TDC_GP22时间测量程序、STM32F407中新型相关算法时间测量程序、流量值计算等程序模块的设计,并选用单片机库函数的程序代码编写方式,简化了软件程序设计、提高了编程效率。紧接着,对单片机STM32F407中新型相关算法进行仿真,通过MATLAB仿真软件对测量数据进行分析,判断新型相关算法的可靠性及稳定性。最后,选用空气为测量介质对设计的双声道气体超声波流量计样机进行流量实验测试,并对测量数据进行分析与修正。