目前,传统的流量计大多采用机械计量方式,测量精度低,而且具有较大的压力损耗。超声波流量计对所测量的流体没有特别要求,且结构简单,能够实现流量的自动计量和信息管理,在流量计量领域得到了广泛关注。本设计将超声波测量原理用于小流量计量,重点解决超声波小流量计的计量精度和稳定性等问题。在查阅了大量的相关资料的基础上,搭建了超声波流量实验装置,对超声波换能器的工作特性、工作频率、电路阻抗匹配及一致性等参数进行了初步测试,并对超声波在管段内的传递特性进行实验,通过温度传感器PT1000对管段内流体的温度进行测量,实现了流量测量的温度补偿,以提高测量精度。在比较管段的机械结构及换能器不同的安装方式后,采用时差法的流量测量方法。根据小流量测量的特点以及所选择的管段,对换能器采用直线式安装。本课题中时间计量采用TDC-GP2测量超声波在管段中传播的顺流、逆流时间差。控制单元选用低功耗16位单片机PIC24F128GA306,通过选择合理的工作模式,充分利用PIC24系列芯片自带的硬件乘除法器功能,减小功耗,提高工作效率。根据小口径流量计量的特点,有针对性的设计了相应收发切换电路、接收信号处理电路等。在对接收信号处理中采用了直接阈值法、阈值和过零比较相结合法两种不同的方案。通过对大量的测试结果进行比较,分析表明,采用阈值和过零比较相结合的方式测量的精度较高,稳定性较好。设计中还包括了阀门管理、状态指示、水银开关等模块,使超声波水表的功能更加完善。系统采用CC1100进行无线通信抄表,具有数据远传的功能。在软件设计方面,引入了模块化以及状态机的设计思想,使各个模块方便裁剪、移植,实现了模块与模块间的高内聚,低耦合。每个模块各自测试之后,进行集成。采用状态机思想进行编程,使程序在不同的模块中进行切换,消除了“等待”时间,有效地提高了工作效率。在软件设计模块中给出了程序流程图和部分状态机设计的状态迁移表。采用滑动均值滤波算法对采集的数据进行处理。在一定程度上提高了超声波流量计量的精度。为进一步提高计量的准确性,将小波算法应用到超声波流量计量中,对采集的数据进行去噪,通过MATLAB软件对采集数据进行分析,选取适合的小波基以及小波阈值,达到阈值降噪的目的。