与传统孔板、涡街、涡轮流量计相比,气体超声波流量计具有较高的测量准确度和测量重复性。特别是在大口径天然气管道的流量测量方面,其优势更加明显。但是,由于超声波信号在气体中传播时,能量衰减严重。随着气体流速的增加,回波信号幅值变小,信噪比降低,容易受噪声干扰,导致气体超声波流量计的测量准确度和测量范围都受到限制。为此,本文从对回波能量积分的角度,得出了回波信号能量的变化规律,提出了一种基于回波能量积分的信号处理方法,以及相应的参数选取方法,准确地找到回波信号的特征点,进而计算得到超声波信号的顺、逆流的传播时间,完成气体流量的测量。通过仿真实验模拟了所述信号处理方法在噪声流和脉动流情况下的抗干扰能力,说明了方法具有较高的容错性,对回波信号频带之中的噪声有一定的抑制效果。在基于 DSP(Digital Signal Processor)和 FPGA(Field Programmable Gate Array)的双核心系统上,实时实现了上述信号处理方法,有效地提高了测量的准确度,扩宽了可测流量的范围。为了验证信号处理方法和研制系统的有效性,在安徽省计量科学研究院进行了实验标定。标定结果表明,基于回波能量积分的双声道气体超声波流量计,示值误差和重复性都满足国家标准对1级准确度的气体超声波流量计的要求。研制的系统不仅具有较高的实时性,并且,最大可测流量达到1200 m3/h,量程比达到1:120,有效地扩宽了气体超声波流量计的测量范围。