甲烷主要来源方式是从天然气、沼气、煤矿的坑井气等中提取，它是一种可代替煤炭的优质能源，同时是在工业中制造合成气体和生产多种化工类产品所必不可少的原料。我国的煤炭资源储量多，其所伴生的煤气层中的甲烷资源丰富，由于甲烷是易燃易爆气体，在其开采过程中具有安全隐患，因而能够清洁、安全、有效地开发煤气层的甲烷资源是解决能源问题的战略课题，在这样的背景下，本课题提出的甲烷浓度检测具有重要意义。依据超声波在不同成分和浓度的气体中传播速度不同，本文设计了超声波甲烷浓度变送器。设计提出了基于时差法的相位差法甲烷气体浓度测量法，阐述了检相式气体浓度测量原理，建立了甲烷气体浓度与相位、温度的数学模型，完成了超声波甲烷气体浓度变送器设计。本设计中测量了两路等声程下，超声波在甲烷气体和纯净空气中传播的相位差，将该相位差通过数字模拟混合电路转换为直流电压信号，再由单片机进行数据处理，得到了甲烷浓度值。超声波甲烷气体变送器的硬件设计包括：单片机系统及其外围电路、电源电路、超声波驱动电路、信号接收处理电路和信号输出电路。软件设计包括：主程序、标定程序、红外遥控程序、温度测量程序和信号输出程序。本文对超声波测量甲烷浓度原理进行了具体的分析，明确了驱动超声波传感器的正弦波信号频率和环境温度对测量结果的影响，通过选取合适的驱动信号频率和测量环境温度进行温度补偿，使得变送器能够实时、准确的测量甲烷浓度。