超声波热量表是测量热量的装置,在21世纪,超声波热量表的需求量在不断扩大。但是超声波热量表在计量方面还有很多不足,像时差的滤波,小流量点测量不稳定等,针对这些不足,本文设计了一款超声波热量表,采用U型路径的超声波传播方式,单片机选择的是MSP430系列,温度、时差测量芯片选用TDC-GP22,本文针对超声波热量表的不足做了以下几个研究。首先将时差信号的提取做了详细介绍。用卡尔曼滤波算法对时差进行滤波,并用matlab进行了数据的仿真,数据是通过实验得到,仿真完成后发现用卡尔曼滤波算法可以将时差进行滤波。然后介绍了算术平均算法在时差滤波中的应用,将卡尔曼滤波算法和算术平均算法进行了实验对比,通过实验的对比发现,下载有卡尔曼滤波算法程序的超声波热量表误差稳定,并且精度高。下载有算术平均算法程序的超声波热量表能满足基本二级表的要求,误差在允许的范围内,但是浮动较大。本文设计的超声波热量表使用的是U型超声波的路径形式,对影响其时差测量的因素做了分析发现,由于各种因素的影响,流量的计算不能通过公式或理论用时差计算出来,而是要绘制时差和流量的关系曲线。温度对流量的测量影响很大,在不同的温度下有不同的曲线。在本文中设计中,将流量分为大流量区和小流量区。在25℃,50℃,75℃三个温度下,用最小二乘法拟合时差和流量点的关系曲线,将大流量区和小流量区的曲线接在一起。通过matlab仿真得到了每个温度下时差和流量关系的曲线和曲线方程,得到了温度、时差、流量关系曲面图。最后用两只热量表做实验,一只热量表下载的程序是用传统的时差流量拟合的方法,另一只用下载的程是序最小二乘方法改进拟合时差和流量的方法。做实验对比发现,用传统时差流量拟合方法的热量表满足二级表的要求,但是小流量点不稳定,误差上下浮动。用最小二乘方法改进拟合时差和流量的方法的热量表大流量和小流量点都很稳定。说明最小二乘方法改进拟合时差和流量的方法能够改善热量表流量测量中小流量点不稳定的情况。