超声波流量计具有非接触性、高精度、测量范围宽、安装维护方便等优点,目前国内的时差法超声波流量计存在精度不高的缺陷,研制基于FPGA的高精度时差法超声波液体流量计具有巨大的社会效益和经济效益。解决时差法超声波流量计高精度问题的关键是精密测量超声传输时间。本文研究内容包括基于FPGA的超声波流量计测量原理,超声换能器研究,硬件电子线路设计和软件算法设计。主要取得以下研究成果:对超声换能器进行研究,设计超声波换能器驱动电路,并开发研制相应的发射和接收控制电路,从而获得稳定的高频超声波信号。针对高速高分辨率数据采集系统进行研究,构建了基于高分辨率A/D和高速FPGA采样的数据采集系统,实现了对高频超声波回波信号的实时采集和采样数据的高速存储。对采集到的数据进行分析和处理,在采用软件细分算法的基础上,设计合理的查找最大特征波形算法和精确计算超声波回波信号终点时刻的插值算法,从而能够精密测量纳秒级的超声波传输时间。设计了超声波流量计实验验证装置,得到了超声波传输时间的实验数据,对实验数据进行了分析和处理,并对出现的问题进行分析和探讨。实验结果表明所设计的基于FPGA的超声波流量计能够精密测量纳秒级的超声波传输时间,最小时间分辨率达到0.122ns,为研制和开发高精度的时差法超声波流量计产品打下了坚实的基础。