我国农业灌溉是用水大户,但利用率较低,仅为发达国家的一半左右。目前,很多灌区没有量水设施,或者有量水设施但量测精度偏差大;相当多的灌区水费收取基本上还是按面积收费,导致广大用水户节水意识淡漠,造成水资源的大量浪费。随着水资源的日益紧缺和水市场的建立,灌区量水成为合理调度灌溉水资源,正确执行用水计划,加强经济管理的必要措施,也是提高用水效率、促进农业节水的有效手段之一。超声波流量计是一种非接触式测量设备,它不需要在流体中安装测量元件,不会改变流体运动状态,不产生附加水头损失,尤其在敞开式渠道的流量测量方面,具有明显的优点,是灌区流量测定较为理想的节能型流量计。本论文对超声波明渠流量计关键技术进行了探讨,初步研制了一套由量水堰槽、超声波传感器和二次仪表组成的超声波明渠流量计。主要研究内容如下:(1)通过对超声波传感器特性的分析,确定了采用一发一收双传感器气介式的液位测量方案,降低了传感器盲区对测量精度的影响;(2)为了利于回波信号的时间检测,采用了前置放大电路、带通滤波电路和程控放大电路三级运放对回波信号进行了预处理;(3)通过对脉冲回波信号的分析,提出了基于峰值时间点的检测方法,由硬件电路来实现,包括包络检波电路、微分电路和过零检测电路三部分,该检测方法与信号振幅无关,具有良好的传输时间检出特性;(4)通过对温度对测量结果影响的分析,提出了采用数字式单总线温度传感器DS18B20进行温度测量,实现了温度变化场合下声速的实时校正;(5)通过采用24MHz的晶振,提高了AT89S52定时器的计时精度,进而使得流量测量的精度提高;(6)该流量计以AT89S52单片机为核心,提供了丰富的操作功能,例如4×4键盘,128×64 LCD显示,实时时钟,串行通信等;(7)采用模块化方式设计了软件,为了提高流量计的适用性,将各种常见的量水堰槽的参数及计算公式都存储在AT24C1024B中,可以根据不同的应用场合,选择不同的流量计算方式。