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流量测量在现代社会的工业生产以及日常生活中占据着越来越重要的地位,其应用领域非常广泛,测量方法也多种多样。超声波流量计作为新兴的流量测量方法,具有非接触式测量和受管道尺寸影响较小等显著优点,引发了全世界众多科研工作者和企业的研究热潮。目前国内外对超声波流量计研究和应用已经取得较大进展,尤其对中等尺寸管径的流量测量领域的应用日趋成熟,适用于不同气体、液体的超声波流量计相继问世,具有很高的精度和稳定性。目前,针对大管径和小管径超声波流量计的研究和应用仍不成熟,未能实现大范围的应用,仍需进一步提高超声波流量计的测量精度和稳定性。本文基于小管径超声波流量计流量测量的特点,选择了π型测量方法,分析了π型法超声波流量测量的流速修正方法,设计了一种基于STM32F103单片机为主控制核心的小管径超声波流量计系统。本超声波流量计系统主要采用四个方面改进措施。首先在硬件滤波方面,设计了以AD8228仪表放大器为前置放大器,OP37高精度运算放大器为核心的带通滤波放大器以及AD603程控放大器构成的三级超声波接收放大电路,得到信号峰值在0.8V左右,噪声为10mV左右的高信噪比超声波接收信号；其次在计时分辨率方面,采用德国ACAM公司高精度时间数字转换芯片TDC-GP21作为高精度计时模块,其最高计时分辨率可达22ps；然后在检测逻辑方面,通过引入动态阈值的方法检测接收超声波信号第一次达到包络峰值时的对应周期的过零点,减小噪声对检测精度的影响；最后在数字滤波方面,通过MATLAB软件仿真了以‘db6’函数为小波母函数、对超声波传播时间信号进行多尺度和不同层次的小波分解,从中区分有效信号和噪声信号,进一步采用小波阈值降噪方法对超声波传播时间信号进行滤波处理,得到了很好的滤波效果。本课题以上述内容为核心,完成了小管径超声波流量计系统的设计和调试,并对其进行了超声波传播时间测量实验和流量测量实验,其时间测量精度达在0.5ns左右,流量较大时具有较高的流量测量精度,最高精度达到了2.6%左右。