超声波流量计作为一种流量测量工具,不仅广泛应用于工农业生产中,而且在航天事业发展中也发挥着十分重要的作用。但是在超声波流量计的实际应用中,测量精度和测量范围往往限制了其应用场景,结合国内外同类型超声波流量计的研究现状和发展趋势提出了具体指标并进行了相关研究。本文主要研究了以下内容:（1）研究了超声波流量测量相关理论基础。重点推导了时差法测量原理、不同流体状态下的流速修正系数、互相关法相关理论、流量测量精度影响因素以及超声换能器选择依据。（2）开展了超声波流量测量建模仿真与分析工作。通过COMSOL有限元建模仿真,分析了不同流体状态下的背景流,分析了管径、管道材料、超声波信号频率、换能器安装角度和换能器安装方式对超声波信号传播的影响。通过Python软件仿真了互相关算法的实现流程,为后续互相关算法的应用奠定基础。（3）设计了超声波流量测量系统方案。通过分析传统的顺逆流飞行时间差测量方案的不足,同时结合具体指标要求,提出了基于互相关法的顺逆流时间测量方案。设计了嵌入式微处理器和FPGA结合的方案,可以充分发挥其各自的优势,提高系统运行效率;设计了信号驱动与处理电路,用来驱动超声换能器、处理回波信号、记录飞行时间以及记录回波波形。（4）搭建了一套超声波流量计测试平台,分别针对DN15、DN26和DN55管径的管道进行测试分析,测试结果表明,不同管径、不同球阀开度下的流量示值误差均在1%以内,测得的流速最小为0.11m/s,最大为2.96m/s,符合设计指标要求。