流量作为工业控制领域的一个重要参数,如何提高其测量的精确度一直是业内人士们钻研的问题之一。超声波流量计是从二十世纪五十年代发展起来的,一种非接触式的,通过测算超声波传播时间进而求得流量的新型流量计。超声波流量计因其非接触式,适用范围广,精度高,智能化,成本低,抗环境影响能力强等特性受到了广泛欢迎。然而,国内的超声波流量计的设计研发,不论是在精度,电路设计的合理性,稳定性方面都与国外水平有着不小的差距。目前国内的高端市场基本被国外产品所占据,其成本比较高,国内技术人员由于技术条件受限而难以对其进行维护。因此,开发本土化的,与国际水平相当的流量计一直是领域内人士不懈努力的方向。本论文首先介绍了课题的研究背景,流量计的发展历史,介绍了多种流量计类型并对其优缺点进行了比较。之后对超声波流量计的国内外研究现状做了必要的介绍。对时差法测流量的原理进行深入的探讨,运用数学工具分析了时差法各环节对最终测量结果的影响。主要包括流体运动状态的分析,温度对超声波传播速度的影响。通过硬件电路实现了温度的实时测量,并通过数学方法修正了线面速度误差,从而达到提高测量精度的目的。其次,本文设计了超声波流量计的整体的硬件设计方案。选择MSP430FR4133作为系统总体控制芯片,选用TDC1000作为超声波换能器的驱动芯片及温度测量芯片,选用TDC7200作为高精度的时间测量芯片,并为两块芯片能够正常实现功能设计了相应的数据传输电路,控制电路,及必要的电源和时钟电路。并设计了可替换的温度传感器和超声波传感器的接口电路,方便了样机的安装和维护。在设计电路的同时,注重电路的优化,较好地控制了成本,降低了流量计的功耗,一定程度上提高了硬件电路的鲁棒性。最后,根据选取的硬件参数及性能,完成了相应的软件流程设计和代码编写。最后,根据硬件电路设计方案,试制了样机电路板,设计了相应的软件驱动程序,搭建了样机平台,在有限的实验条件下,进行了误差分析,飞行时间测试,温度测试,流量的标定试验。实验结果表明本设计基本实现了预期功能。