流量测量作为能源计量的一个方面,在工农业领域具有重要的地位。超声波流量计将声学测量技术和电子技术相结合,与其他流量计相比具有独特的优势。目前,超声波流量计中的探头主要采用径向和弦向安装方式。在时差法中,为满足测量精度要求较大的声波传播距离,导致超声波流量计主要应用于中大管径的流量测量中。在某些重要领域,需要利用超声波流量计进行小流量较高精度测量,针对小流量的高精度测量,需要重新设计制作流量计测量管,选取合适管径和最佳的声道布置方式,发明高精度的声时差测量技术。本文基于超声波的传播特性和时差法超声波流量测量基本理论,探究了非理想流场下的修正系数的本质,分析提出通过仿真与实验来获取流速修正系数的思路。根据小流量的较高精度的测量需求,设计了新型流量管的结构与探头安装方式,并与传统测量管的结构做分析对比,理论层面论证了其在小流量测量中独特的精度优势。基于时差法流量测量原理,对超声波流量检测系统进行总体方案设计。在此基础上,完成超声检测卡及超声探头选型,设计通道切换控制模块及硬件模块之间的连接线路图;基于硬件系统设计开发流量测量软件。本文详细地分析了流量测量中误差的来源,在理论层面分析流场分布不均引起的测量误差的本质,探究了不同误差因素对流量误差变化的影响规律。根据各误差因素不同的作用特点,提出相应的减小误差提高测量系统精度的方法。开展了超声波流量测量仪基本功能和声时差测量原理的验证试验,以及流量标定和精度验证试验。验证了流量测量仪软硬件模块具备基本功能,验证了基于声时差原理测量流量的可行性。通过流量标定试验进行流量系数标定,在此基础上初步判断本流量测量仪在测量较小流量时可达到的精度范围。