作为一种流量计量设备,超声波流量计在居民用水、工业生产和农业灌溉等领域有着十分广泛的应用。这得益于超声波流量计具有检测精度高、体积小、压损小以及低功耗等优点。相比传统机械式水表,超声波流量计在流量计量精度方面占有绝对的优势,但是其依然存在许多需要解决的问题,例如检测结果鲁棒性不高,检测精度容易受管道流体温度变化和流场变化等因素影响。所以在超声波流量计流量计量领域,不断提高流量计量精度,克服管道流体流场和温度变化对测量精度的影响,一直是广大生产厂家和科研人员不断探究的课题。本文以提高超声波流量计检测精度为研究目的展开了相关研究,在本文的第一、二章节里阐述了超声波流量计的市场应用领域以及发展历程,介绍了目前超声波流量计主流流量检测计量原理方法,并以其检测原理为基础,探讨影响流量检测精度的原因,从其根源分析得出,管道流体温度变化以及管道流体流场变化是影响超声波流量计流量计量精度的主要原因。因此,在本文的第三章节里,针对上一章节分析结论展开了针对性补偿方案研究。本文借助Soild Works仿真了管道流体在不同流场状态下其不同界层流体的运动轨迹,其仿真结果为微元法和牛顿平衡定律的应用提供了实验支撑。分析仿真结果,本文分别给出了管道流体在层流、湍流状态下的面平均速度_mV与平均线速度_LV之间的补偿系数K。针对管道流体温度变化对检测精度造成的影响,本文借助TDC芯片与温度传感器提出了测温寻表法和工程经验式法两种补偿方案,以此克服了管道流体温度变化对超声波流量计流量检测精度的影响。本文所设计的超声波流量计其流量计量原理采用时差法。在时差法检测原理基础上提出了相关补偿方案,该方案解决了因管道流体流场变化和温度变化而影响检测精度的问题。在本文的第四、五章节里分别给出了其关键芯片元器件选型、硬件电路原理图以及相关功能程序。本文以国家超声波水表行业标准GB/T 7782017为基础框架,以提高超声波流量计精测精度为主要目的,设计出符合国家标准的超声波流量计。本文所设计的超声波流量计具有以下功能:LCD表显、数据存储、24个月历史流量累积量查询、管道流体流速显示、时间日期显示、电池电压显示、NB远传抄表和温度检测等。本文借助超声波流量计校表实验平台对所设计的超声波流量计进行校验。根据本文提出的补偿方案,将其补偿原理编入算法中,对管道流体在不同标定流量下进行多次实验测量,并记录实验数据、计算测量误差和拟合出测量误差曲线。分析修正后的测量误差曲线图,可以得出补偿后的流量计量误差在?2%以内,符合国家对超声波流量计检测精度的要求。比较补偿之前的检测结果,其检测精度有显著的提高,证实本文针对管道流场变化和温度变化的补偿方案是有效的,这对超声波流量计的发展具有重要意义。