超聲波流量計采用FPGA控製現場可編程門陣列(FPGA)屬於可重構器件,其內部邏輯功能可以根據需要任意設定,具有集成度高、處理速度快。效率高等優點。其結構主要分為三部分:可編程邏輯塊、可編程I/0模塊、可編程內部連線。由於FPGA的集成度非常大,一片FPGA少則幾千個等效門,多則幾萬或幾十萬千等效門。所以一片FPGA就可以實現非常複雜的邏輯.替代多塊集成電路和分立元件組成的電路。

它借助於硬件描述語言(VHDL)來對係統進行設計,采用三個層次(行為描述、PJL描述、門級描述)的硬件描述和自上至下(從係統功能描述開始)的設計風格,能對三個層次的描述進行混合仿真,從而可以方便地進行數字電路設計,在可靠性、體積、成本上具有相當優勢.比較而言,DSP適合取樣速率低和軟件複雜程度高的場合使用;而當係統取樣速率高(MHz級),數據率高(20MB/s以上)、條件操作少、任務比較固定時,FPGA更有優勢。超聲波在流動的媒質中傳播時,根據超聲波傳播速度的變化可以求出媒質的流速。

時差法超聲波流量計需要測量超聲波順流和逆流的時間差。如果超聲波傳感器發射一短促超聲波脈衝在流體中傳播,假設管道的內直徑為D,超聲波行走的路徑長度為L,超聲波順流速度為v1,逆流速度為v2,超聲波的傳播方向與流體的流動方向夾角為θ。由於流體流動的原因,超聲波順流傳播L長度的距離所用的時間比逆流傳播所用的時間短,假設流體的流速和超聲波在介質中的速度相比是個小量。

插入式超聲波流量計的工作性能與工作現場有很大關係,所以使用前,正確的安裝換能器,輸入正確的管道、流體、環境參數,才能保證超聲波流量計的正常工作和檢測結果的準確可靠。不同的換能器適用的溫度範圍是不同的。過高或過低的溫度會導致測量結果不準確或檢測失敗。因此檢測前先問明被測管線的實際情況,再選擇適合的換能器是十分必要的。

有些品牌的便攜式超聲波流量計可以通過適當的溫度參數設置(如被測流體菜單下的流體溫度選項),對檢測結果加以修正。這種修正是影響測量結果的,實際操作中應當注意不要忽略。超過80℃的管線表麵溫度會使耦合劑在非常短的時間裏蒸發,起不到隔離空氣、降低聲波能量損失的作用。這時要使用其他方法保證換能器能緊貼管壁,還要盡量降低聲波的能量損耗。