在一些小型气体贸易交接计量场合中,如城市燃气、地暖用气、小商户用气、煤改气用气等场合,国内多采用膜式燃气表进行交接计量。虽然膜式燃气表价格较低,但其仅能达到2级或3级测量精度,且量程比较窄;同时,测量精度会随着使用时间的增长而降低。为此,国外研制了低功耗单声道气体超声波流量计,以替代膜式燃气表,并在国内销售。而此类国产仪表不能达到相应的技术指标。针对这一情况,选用国产耐高压气体超声波换能器,针对其回波信号品质不高的问题,研究基于可变阈值的数字信号处理方法,研制基于STM32低功耗单片机的低功耗流量变送器,并优化硬件和软件,实现在单声道气体超声换能器、电池供电情况下,测量精度达到1级的要求,通过了国内最大的自动化仪表企业的实验测试。搭建实验平台,对国产耐高压气体超声波换能器进行实验和测试,分析回波信号特点。由于耐高压换能器在制作艺上采用了钛合金外壳,声阻抗不匹配,影响了回波信号的品质,以致一些常用的数字信号处理方法不再适用。为此,研究基于可变阈值的数字信号处理方法,处理气体超声波换能器的回波信号,计算体积流量。基于可变阈值信号处理方法在流量为0/?～400/?范围内最大特征点波动范围小,从而保证测量的准确性。将该方法与回波峰值拟合的信号处理方法和回波能量积分的信号处理方法进行比较,以验证其优越性。以STM32低功耗单片机为核心,研制低功耗气体超声波流量变送器的硬件部分,主要包括激励电路模块、回波调理模块、信号处理模块、通讯模块和电源管理模块。分析各个模块的电路原理,计算电路参数。在设计过程中通过选用低功耗器件、优化电路结构,降低系统功耗。设计低功耗气体超声波流量变送器的软件部分,主要包括激励产生模块、中断服务模块、脉冲上传模块、低功耗模块等,分析了各个模块的工作原理、工作步骤等,并通过定时进入停止模式降低系统的功耗。在重庆川仪自动化股份有限公司进行了音速喷嘴气体流量标定实验。标定实验结果表明,所研制的低功耗气体超声波流量计在单声道的情况下示值误差和重复性均可满足国家标准对1级测量精度的要求,可测流量范围为20/?～400/?,量程比为20:1。