高温高压气体流量测量技术在石油天然气领域有广阔的应用前景,对天然气、煤层气及集输管线的在线流量监测有重要的意义。在气体流量测量领域中,超声波流量计不仅量程比大、测量范围广,而且测量结果不易受到待测介质成分的影响,适应性更强。虽然超声波流量计近年来得到了迅猛发展,但针对高温高压环境下的气体流量测量仍然是当前国内外的前沿研究课题。本文针对高温高压环境,采用超声波时差法,以C8051单片机和TDC-GP21作为测量系统的核心器件,设计了超声波气体流量测量系统。针对高温高压对气体流量测量技术和换能器的特性展开研究,分析了影响气体超声波流量测量结果的主要因素;采用COMSOL仿真和试验,深入研究了适用于高温高压气体流量测量的换能器特性,最后得出用于高温高压气体流量测量的换能器主要参数;设计了倍压电路和脉冲放大电路,提高了发射信号的幅值和信号穿透气体的能力;并且设计了限幅桥式电路,可以有效抑制高压信号的反向传输。在上述工作的基础上,对研制的硬件电路和软件开展了相关的测试和试验,对常温常压下气体的流量进行了测量,为了使气体流量测量系统可以在井下稳定可靠的工作,因此对气体流量测量系统开展了高温高压试验,提高系统在高温高压环境下的稳定性和可靠性;将流量测量结果与热式气体质量流量计进行对比,分析测试数据可以得出,该装置多次测试数据重复性比较好,并且相对误差在10%以内,与此同时分析了产生测量误差的原因,经过补偿校正后,系统的相对误差约降低了2%,验证了所述系统的有效性。