流量作为过程控制的重要参数之一，与现代工业生产和居民生活有着紧密的联系。随着科技进步和理论研究的提高，流量测量技术在近些年得到快速发展。超声波流量计作为一种新型的流量计，凭借着通用性能好、实现非接触测量等优点，在现代流量测量中得到了广泛的应用。目前国内的超声波流量计造价比较贵，与国际先进水平相比，在测量精度、系统稳定性和电路设计等方面都有较大差距。 　　

超声波流量计是通过向待测流体中发射特定的超声波，测量超声波在待测流体中的传播参数得到流量信息。本文系统的研究了超声波流量计的相关理论，基于时差法，以美国仪器(... 展开 流量作为过程控制的重要参数之一，与现代工业生产和居民生活有着紧密的联系。随着科技进步和理论研究的提高，流量测量技术在近些年得到快速发展。超声波流量计作为一种新型的流量计，凭借着通用性能好、实现非接触测量等优点，在现代流量测量中得到了广泛的应用。目前国内的超声波流量计造价比较贵，与国际先进水平相比，在测量精度、系统稳定性和电路设计等方面都有较大差距。 　　

超声波流量计是通过向待测流体中发射特定的超声波，测量超声波在待测流体中的传播参数得到流量信息。本文系统的研究了超声波流量计的相关理论，基于时差法，以美国仪器(TI)公司的Cortex-M3架构的高性能、低功耗微控制器LM3S9B96，和ACAM公司的TDC-GP21为核心，设计了一款适用于管道流量检测的超声波流量计，论文主要工作归结如下: 　　

(1)超声流量检测的理论研究。研究了超声流量测量的不同方法和应用，具体分析了时差法的流量测量原理，影响时差法测量的影响因素和修正方法。 　　

(2)超声波流量计设计的相关技术。介绍了ARM公司处理器的发展，总结了Cortex-M3的功能和特点，归纳了LM3S9B96的主要外设和应用，深入研究了TDC-GP21的时间测量原理，并对超声换能器的工作原理、驱动信号和安装方式等进行了详细分析。 　　

(3)系统设计与实现。介绍了系统的设计规划和总体结构，包括硬件电路设计和软件编程调试工作。硬件设计包括Cortex-M3最小系统设计，TDC-GP21模块设计和换能器驱动电路等;软件程序主要有Cortex-M3初始化与中断控制，Cortex-M3与TDC-GP21通信程序、时间测量程序等。 　　

(4)系统测试与分析。在硬件设计和程序调试完成的基础上，分别对系统的基础功能和整体性能进行了测试，并对测试结果进行了分析。 　　本文设计的超声波流量计与传统的超声波流量计相比，在测量精度、电路设计和仪器结构方面都有所改进，论文的研究内容为超声流量检测的进一步发展提供了有力支撑。