课题来源于山东力创科技股份有限公司的广角时差法超声波明渠流量计项目。近些年来,随着我国工农业快速的发展,各领域的用水量都在大幅增加,水资源正在从各个方面影响着人民正常的生活,为了节约用水,需要对水资源进行合理监测和统计。但实际现场情况多种多样,导致一些流量计不能正常工作,从而造成水资源的极大浪费。针对明渠类项目中存在的测量不准确、安装维护困难等问题,课题研究设计了广角时差法超声波明渠流量计来满足对明渠、河道的监测要求。课题首先从实际的工程项目出发,分析了时差法测量原理;然后,对流量计进行了方案论证,选用了主控制器和广角超声波换能器相结合的总体结构,其次,采用STM32F103单片机作为主控制器,选择水平无方向的广角换能器作为发射和接收探头,设计了流量计各模块电路,实现了流体流速、流量等参数的测量,改善了超声波换能器安装维护困难的问题;再次,运用模块化的设计思想,采用首波测量加正式测量的方案,设计了流量计各模块的软件程序,并应用滤波算法,提高了广角时差法超声波明渠流量计的准确度;最后,设计了流量计的测试软件,采用串口总线与流量计进行通信交互,提高了流量计测试和数据处理的效率。通过测试分析,课题所设计的广角时差法超声波明渠流量计的测量误差在±2%以内,测量精度达到设计的要求,流量计具有良好的稳定性,能够解决部分测量环境安装维护困难的问题,满足明渠类工程项目对流量计的测量需求。