多声道气体超声波流量计具有精度高、量程宽、压损小、低功耗等特点,逐渐应用于天然气贸易计量与城市燃气计量领域。因国内超声波换能器技术较国外存在一定的差距,使得国内自主研发的气体超声波流量计的测量精度和稳定性还有待提高。本文重点在提高中高压多声道气体超声波流量测量的精度和稳定性,以及降低功耗方面开展研究。因为在中高压气体管道环境下流量测量时超声波换能器的灵敏度过高,接收到的回波信号容易截顶,难以采用国内外常用的应用回波信号峰值归一化系数差值最大两峰作为特征峰,来寻找传播时间到达时刻点的定位方法。本文采用数控衰减器与自动增益放大器相结合的回波信号调理电路,稳定在中高压气体管道环境下不同流速范围内回波信号的幅值。并提出了基于曼哈顿距离快速判别回波信号特征点的定位方法,通过四点拉格朗日插值算法计算传播时间到达过零时刻点,从而精确得到各个声道的传播时间及流速值,提高流量测量值的精度与稳定性。该方法测量与计算时间短,有利于系统低功耗运行。本文依据时差法流量测量原理,采用平行交叉声道压电换能器布置结构,在硬件上采用超低功耗MSP430FR6047混合微处理器,完成超声波发射与接收电路的接口设计,在信号采集电路中采用3.3V低电压电源供电。在软件上采用主循环与次循环相结合的系统监控软件结构,优化流量测量间隔时间,间隔使用系统低功耗模式,在进入低功耗模式下关闭信号发射与采集电路的供电电源,降低流量计系统功耗。通过分析LH-QB200-4型压电换能器的稳态与暂态特性,完成换能器的配对,提高回波信号的稳定性及仪表系数的线性度。本文根据相应国家标准与流量计的检定规程,完成了多声道低功耗气体超声波流量计样机的仪表系数修正,并在中高压气体流量检定装置中完成了1～180m~3/h量程范围的检定实验,实验结果表明研制样机能够满足国家检定规程中的1级流量计的测量精度和重复性指标要求。并在动态流量测量中完成了研制样机的电流与功率分析与试验测试,平均功耗为13.716毫瓦,采用四节3.6V19000m Ah电池供电,持续工作时间可达3年,满足行业和合作企业的低功耗设计要求。