超声波气体流量计基本原理介绍
超声波流量计一般可分为两大类：传播时间式超声波流量计和多普勒超声波流量计。在含有悬浮粒子的流动流体中，可以利用声学多普勒效应测量多普勒频移来确定媒质流速v，这种方法称为超声波多普勒法。
因为目前市场上的超声气体流量计产品都是传播时间式超声波流量计，所以下文将重点阐述传播时间式超声波流量计的原理。当超声波在流动的媒质中传播时，相对于固定坐标系统，超声波速度与在静止媒质中的传播速度有所不同，其变化值与媒质流速有关。因此根据超声波速度的变化量可以求出媒质的流速，传播时间式超声波流量计就是根据这一原理设计而成的。超声波流量计由两大部分组成：测量变换器部分和电子电路部分。
测量变换器又称为换能器，包括超声波发射器、接收器、声楔以及相应的机械连接组件等。
电子电路包括超声波的发射、接收电路，信号处理电路，流量数据指示或输出电路等。
超声波传播时间法测量流量的原理
时差法是通过测量超声波脉冲顺流和逆流的传播时间差来得到媒质流速的一种方法。参看图1-1，在管道两侧分别装置有两个收发通用型超声波换能器R 和T,管道中的媒质以速度u向前流动。
Fig.1-1管道内流速断面和超声射线的轨迹
图中的两个换能器在发射、接收状态交替工作，当T 发射R 接收时称为顺流发射状态，反之，R 发射T 接收时称为逆流发射状态。设顺流发射时超声脉冲的传播时间为1t ，而逆流发射时超声脉冲的传播时间为2t ，则有
???????+-=++=τθθτθθcos sin /cos sin /2221u c D t u c D t （1-1）
式中，u 为管道中媒质流速，2c 为超声波在静止媒质中的声速，e c l ττ+=1
12；这里1l 为声楔(O-P)或(B-C)之长度，1c 为超声波在管壁中的声速，1
1c l 为超声脉冲通过声楔的时间，e τ为电路延迟时间。
考虑到一般情况下22c >>2u ,根据1-1式可以得到流速的计算公式：
???? ??-???????+=1222
112sin sin 1t t D c D u θθτ （1-2）
根据1－2式可以得出管道内流体中的声速的计算公式：
???? ??-=
12112sin /t t D C θ （1－3） 因为声速和流体的密度成线性关系，所以根据式1-3可以得出流体的质量流量。
直圆管段内流体的特性由流体的雷诺数决定，这是个无纲数（dimensionless ），由流体的流速，管道直径，流体的密度和动态粘度通过计算得出。通常情况下，被测流体可以分为湍流(turbulent)和层流(laminar)两种管流状况，当流速较高或管壁粘性较小时，流体的质点受惯性力作用较大，质点间相互混杂呈杂乱无章不规则的流动称湍流；流速较低或管壁粘性较大时，流体的粘性所造成的摩擦力作用较大，流体流动的状态是平滑的层状流动，各流层的质点互不混杂且层次分明，这种流动称为层流。湍流状态的流速以管道轴线为中心呈对数曲线对称分布，而层流状态下流速呈抛物线曲线对称分布。一般情况下，当雷诺数Re ≥2300时，可以认为已经达到湍流而雷诺数较小时（小于2300）一般为层流。但这种流场特性会因为管线中存在弯管而扰乱，通常情况下这种扰乱可以描述成在流体的管道轴向流速上叠加了一个和流向成垂直正交关系的称为涡流的流速分量，涡流的强度取决于流体由于类似弯管的作用而产生的扰乱的强度。这种涡流无疑是对超声流量计的精度产生影响的，从机械安装的角度考虑，可以通过在流量计前加装足够长的直管道解决。而对于流量计设计本身，可以通过多通道测量的方式，布置交叉的声道或者采用反射型的声道来消除涡流的影响。
使用传播时间法测量流量的技术要点
误差
任何测量都存在误差，传播时间式超声波流量计的测量方法，其测量误差大致可以分为以下几种：
1. 被测介质温度或者浓度的变化引起声速2c 值的相应变化，声速的变化产
生的流速测量误差称为纯温度或纯浓度误差。