超声水表作为新型的智能水表,具有量程比宽、压损小、始动流量低、无可移动部件等特点,已逐步应用于工业生产、日常生活等方面。然而,小口径超声水表存在声程短,信号微弱容易受到外界干扰,安装直管段要求较高,测量精度低和稳定性差等问题急需解决。本文在前人研究时差法超声流量测量的基础上,对小口径的超声水表进行了较深入研究。首先,针对超声水表安装对前后直管段的要求,设计了一种具有整直器的超声水表管路,通过CFD进行相关扰流试验仿真,并与无整直器模型流场进行对比,获得了合理管路结构。其次,采用低功耗设计思想,完成了超声水表样机的硬件电路和软件设计。在硬件电路设计中,通过对微弱回波信号进行放大滤波、比较整形等电路,有效地减少噪声信号对回波信号的影响。软件设计中采用窗口开启时间自动调节算法,防止回波信号衰变对飞越时间测量的影响,提高了超声水表的准确性和稳定性。最后对超声水表样机进行了相关试验研究,主要包含超声波发射电路中激励方波个数对回波信号幅值的影响试验、温度校准试验、累积流量试验、扰流试验、压力损失试验。实验结果表明,本文设计的超声水表样机运行稳定,各项性能均满足预期要求。