近年来,燃气表在人们的日常生活中应用越来越广泛。目前,民用燃气表主要为膜式燃气表,超声波燃气表由于具有测量精度高、压力损失小、测量范围广等优势,逐渐引起国内外流量界的关注。因此,开展超声波燃气表的研究是一项很有意义的课题。本文从超声波换能器的特性出发,对时差式测量原理进行深入分析,针对声速对测量结果带来较大误差这一测量缺陷,提出改进型时差法流量测量原理,同时对影响流量计量精度的因素作简要分析。系统硬件电路主要分为单片机电路、TDC-GP22计时电路、超声波发射电路、切换电路、回波信号放大电路、带通滤波电路、存储电路、液晶显示电路、RS485通讯电路以及电源电路等。在超声波发射电路设计中,采用MOSFET驱动器ICL7667芯片作为核心器件,结合TDC-GP22计时芯片,在短距离测量下能很好的驱动超声波换能器,该电路外围器件少且功耗低,电路的输出端外接上游换能器和下游换能器,实用性更强,是课题在电路设计方面所作出的创新。选用U型弯管作为系统的管道结构,并借助FLUENT流场分析软件对超声波传播路径以及管道截面的流速分布状况进行仿真,为流量修正系数的选取提供一定的依据。系统软件程序设计主要包括系统时钟初始化、TDC-GP22计时芯片初始化、超声波飞行时间测量、时差后处理、流速及流量转换、LCD显示以及RS485通讯等。采用基于冒泡排序的去极值平均滤波算法对测量时差进行软件处理,提高系统的抗干扰性。完成系统的硬件电路设计以及软件程序设计后,进行系统的整机调试。对搭建的系统进行实验测试,由于实验条件有限,无法对测量结果进行标定,因此在静态条件下,通过改变换能器的间距得出顺逆流传播时间,与理论时间比对得出测量精度。在换能器距离7cm～11.5cm时,顺逆流飞行时间的相对误差在0.35%以内,绝对误差在1μs以内,符合高精度测量的要求。