天然气是一种绿色、环保的清洁能源,在当今以保护环境为主题的21世纪里,它的需求量不断地在增加。那么,对天然气准确的计量就显得非常地重要。随着科技的发展,超声波流量计在测量流量的性能方面如精度、稳定性和功耗得到了进一步的提升。不同种类的超声波流量计已经应用在商业、工业和家用中。其中,时差法超声波流量计以独特的特点,如精度高、无任何活动部件、量程比宽成为了使用率最高的一种超声波流量计。超声波流量计作为一种新的流量计,凭借自己独特的优势如精度高、非接触、成本低等优点,无论是在工业的计量中还是商业的天然气贸易中都被广泛地使用。本文通过对流道的设计进行研究分析,提出了一种速度分布校正系数为线性的流道设计。该流道是矩形流道并加入整流片,使得每个矩形流道内的流场均处于层流状态。通过流体力学的相关知识建立受力平衡方程可以推导得出在层流的时候,面平均流速与线平均流速之比是线性关系。根据流场在层流的条件和声波发生衍射的条件来确定整流片之间的最大间距和最小间距。与在湍流状态下传统圆形流道的面平均流速与线平均流速之比是非线性关系相比,多层矩形流道的流场分布更均匀,可以使计量误差更小。本文对超声波气体流量计的误差曲线线性化修正系数使用四次多项式拟合算法与最小二乘法和遗传算法分别进行了对比与分析。其中四次多项式算法和最小二乘法、遗传算法分别采用多项式和指数多项式作为目标函数。结果表明四次多项式算法拟合的精度要高于其它两种算法,进一步说明采用四次多项式算法进行曲线拟合在一定意义下能最佳逼近测量数据提高计量精度。此外,本文介绍了测量超声波流量计时间的接受、发射电路和测量时间的方法,采用了TI(德州仪器)公司的MSP430FR6043芯片。整个系统由MCU,电荷放大器(AMP),模拟开关(SW)和超声波传感器(T)五个方面构成。