为了防范瓦斯类事故的发生,瓦斯抽采矿井必须配备瓦斯气体抽采监控计量系统,相较于传统的矿用气体流量计,超声波气体流量计具有无阻流部件、无压力损失、测量精度高等优点,是瓦斯抽采检测的理想仪表。超声波气体流量计又分为单声道和多声道。相比单声道,多声道能够减少由管道内气体流速分布不均引起的问题,更适合瓦斯抽采计量领域。由于我国在高精度多声道超声波气体流量计研究方面起步较晚,技术积累与国外先进水平相比还存在不少差距,尤其在煤矿瓦斯计量领域。因此,对多声道矿用超声波气体流量计的研究与测量系统的优化设计具有实际意义。本文根据矿用测量环境分析结果,基于时差法测量原理,提出了一种以STM32F407微控制器为核心器件的四声道矿用超声波流量计设计方案。同时为了解决复杂的瓦斯抽采环境下接收信号干扰大、畸变较严重导致的超声波渡越时间测量误差大等问题,本文在过零检测技术的基础上,提出了一种特殊的双阈值电平比较法来测量渡越时间,并进行流量测量实验验证。本文主要的工作内容如下:1.在多声道超声波气体流量计测量技术研究的基础上,结合实际测量环境,提出了一种以自带增强型DSP处理指令以及具有浮点运算能力的STM32F407微控制器为核心器件的系统设计方案。并使用本文提出的双阈值电平比较法来测量超声波渡越时间,该方法先判断超声波回波信号是否畸变,在波形良好的回波信号上按照制定的方法来确定超声波渡越时间,并通过实验验证了其可行性。2.本文在硬件设计方面完成了超声波驱动信号电路、超声波接收调理电路、多声道切换电路设计以及工业化应用中必备的功能模块电路设计,并详细说明了各模块电路的设计思想,给出了电路设计原理图;软件设计方面则详细地说明了软件系统工作流程及软件功能模块组成。3.完成系统软硬件设计后,基于标准表法测试环境对样机进行了零流量读数实验与实流标定实验。实验结果表明,本文设计的四声道超声波气体流量计系统能够稳定运行且测量精确,达到了预期的设计目标。