超聲波流量計在液體流量計量領(lǐng)域中體現(xiàn)出越來越重要的地位，無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還是日常生活中都發(fā)揮著舉足輕重的作用。而時差法超聲波流量計更是有著很多突出的優(yōu)點倍受國內(nèi)外學(xué)者青睞，主要的研究熱點是如何提高流量計的計量精度和重復(fù)性。本論文研究了時間差信號對超聲波流量計計量特性的相關(guān)影響，以及對提升測量精度和穩(wěn)定性貢獻程度。

　　首先，論文對時差法超聲波流量計的測量原理做了詳細的介紹，對引起測量誤差的原因進行了定性和定量的分析。其中聲時信號是時差法超聲波流量計獲得流速信息的關(guān)鍵，時間差的準確測量是超聲波流量計實現(xiàn)高精度測量的前提。為此，文章對影響時間差測量的因素進行了系統(tǒng)的研究，時間差信號的測量主要受時間測量的分辨率、超聲回波檢測、信號延遲和換能器性能等因素的影響。我們選用高分辨率的時間測量芯片提升了時間測量精度；通過提出的一種回波信號的處理及過零閾值比較電路，有效的解決了回波信號的端點檢測；采用了通道切換技術(shù)克服了信號延遲的不一致性問題則；通過靜態(tài)下零點校準的方法解決了換能器性能的不對稱性問題。這些措施為提高系統(tǒng)測量的精度和穩(wěn)定性奠定了基礎(chǔ)。

　　其次，論文對采集的時間差數(shù)據(jù)統(tǒng)計特性做了詳細的分析，分別采用時域和頻域的處理方法對時間差信號進行降噪處理，以達到提高流量計的計量精度和重復(fù)性的目的。分別選用了加權(quán)滑動平均濾波法和小波閾值降噪法對時差數(shù)據(jù)進行降噪處理，并給出了這兩種方法的實驗分析結(jié)果。結(jié)果顯示，相較于加權(quán)滑動平均濾波法，小波閾值降噪法對于超聲波流量計采集數(shù)據(jù)的處理更加有效可行，有效的提高了超聲波流量計的測量精度。

　　最后，結(jié)合超聲波流量計時間差測量的特點，文章采用 FPGA 設(shè)計了時間差測量模塊，所設(shè)計的時間測量模塊主要包括粗測量單元、精測量單元和數(shù)據(jù)運算及存儲單元。文章詳細的給出了各個單元的設(shè)計原理，仿真結(jié)果顯示設(shè)計的時間測量電路基本達到了要求。