在工业自动化迅速发展的今天,流量测量仪表作为一种重要的自动化仪表已是必不可少了。超声波流量计以其精度高、非接触、安装方便等显著优点,在流量测量领域具有良好的发展前景。而电子技术的飞速发展使超声波流量计的优势在实际应用中得到了充分体现。本课题基于时差法超声波流量测量原理,将ARM微控制器应用于超声波流量计,结合高精度时差测量芯片TDC-GP21,设计了一种高精度、多功能的超声波流量计。测量原理方面,超声波流量测量的原理和方法有很多,课题采用了应用最广泛的时差法测量原理。时差法是一种通过测量超声波在流体中顺、逆流传播的时间差来测量流体流量的方法。简要介绍了各种超声波流量测量原理,重点研究了时差法原理,对影响时差法测量精度的因素进行了分析,最后介绍了超声波换能器的应用。软硬件设计方面,硬件部分详细介绍了ARM微控制器的架构、存储、时钟和片上外围接口,详细分析了专用时间数字转换芯片TDC-GP21的测时原理和应用方法,设计了系统电源电路、ARM系统接口电路、TDC-GP21应用电路、超声波收发及信号处理电路、外围通信电路和人机界面电路。软件部分研究了系统时差测量的关键时序和程序流程图,分析了ARM系统启动的运行过程。样机验证方面,介绍了样机在静水中的验证实验,给出了两个换能器在相距不同距离下的顺逆流时间差的数据和描点图,并对实验数据进行了分析。最后介绍了超声波流量计的安装方法和误差来源及其抑制方法。