超声波物位计是一种非接触式的物位传感器,应用领域十分广泛.其工作时向液面或粉体表面发射一束超声波,被其反射后,传感器接收此反射波.设声速一定,根据声波往返的时间就可以计算出传感器到液面(粉体表面)的距离,即测量出液面(粉体表面)位置.

本文提出了一种基于时差的超声波测距原理,该原理不需记录超声波的具体发射时间,而是通过测量超声波到达不同位置时的时间差,来计算超声波发射源到接收器的距离.这不仅对超声波测距提供了新的理论依据,对于无线电与光学测量也有一定的借鉴作用.

本文利用实验室常备数字仪器结合虚拟仪器技术，设计并实现了超声波流量计研究平白。该系统中运行于上位机的应用程序控制Agilent 33220A数字信号发生器激励压电陶瓷传感器发射超声波，并控制Agilent DS06012A数字示波器采集和存储超声波传感器接收到的信号，将其传送至上位机，然后蒯用MATLAB程序完成超声波信号处理及时差计算，进而求得破测流量。该平台为更高效地研究和开发新型超声波流量计提供了条件。

介绍了时差法超声波流量计的结构原理和实现方法；采用锁相环路(PLL)技术，提高了系统的测时分辨率；在接收信号处理上，采用了对数放大电器、窗口、脉宽检测等技术，有效地提高了系统的稳定性和可靠性；模块化的软件设计方便了用户的操作，进一步提高了整机性能。

温度漂移是影响超声波流量计测量精度的一个重要因素，本文从算法上提出一种不受其影响的数学模型，以使相应的硬件简单化。该方法已应用在超声波流量计中，收到了很好的效果。

介绍一种时差法超声波流量检测系统。系统以两超声探头同侧V型安装方式，采集顺、逆流回波信号经插值后作互相处理，由互相关函数的峰值得出两回波信号的时差，间接测出流量。插值算法的引入，提高了回波信号的时间分辨率，实现了微小时差的测量。该系统测量精度高、统计特性好，在液压系统的测量中取得了较理想的效果。

时差法超声波流量计圆形管道内不同声道位置上流体平均流速与管道截面平均流速的关系已被广泛研究,但是对于非圆形测量管体尚缺乏相应报道。本文针对某种方形管道,采用计算流体动力学（CFD）方法获得管道内的流场分布,进而通过数值计算得到时差法超声波流量计不同声道上K系数（即超声波传播路径上流体平均流速与管道截面流体平均流速之比）随雷诺数的变化关系,并选取K系数随雷诺数变化最小的声道作为最优声道,研究结果有利于简化流量补偿计算。