超聲波在管壁間的傳播軌跡如圖5 - 17所示。

三、超聲波流量計算公式

1-時間差法

設靜止流體中的聲速為c，流體流速為w，流體靜止時超聲軌跡與管道軸線之間的夾角為θ,管道直徑為d，則 

存在的問題：①聲速c受介質溫度、密度等變化的影響，且聲速的溫度系數并非常數。當聲速變化時，由此產生的流量測量的相對誤差將等于聲速相對誤差的兩倍；②時間差Ar 的數量級很小。例如 D=300mm，v =1. 33m/s, c =1500m/s,  θ=20°時，?t=1×10^-6s。如果要保證1%的準確度，則要求測量時間差?t達到0.01μs的準確度，所以對電子線路的要 求很高，并且限制了測量流速的下限。

時間差法超聲波流量計原理如圖5 - 18所示。 

2. 相位差法.

如果換能器發射連續超聲波或者發射周期較長的脈沖波列，則在順流和逆流發射時接收到的信號之間就產生了相位差?φ=ω?t，而ω=2πf，則流速公式為

式中
ω — 角頻率；

?φ — 順流和逆流發射時接收到的超聲波信號之間的相位差。

可見相位差和頻率成正比，頻率越高，測量的靈敏度也越高。采用相位差法可以消除聲速的影響。

3.頻率差法

在管壁的斜對面固定兩個超聲波換能器，并兼作超聲波發送和接收單元。由一側的換能 器產生的超聲波脈沖依次穿過管壁、流體、管壁為另一側的換能器所接收，并轉換為電脈沖，經放大后再用此電脈沖來激發對面的換能器，形成單環自激振蕩，振蕩周期由超聲波在流體中的順流傳播速度決定。周期的倒數即單環頻率。

一定時間間隔以后，切換電路使發射換能器切換成接收換能器，接收換能器切換成發射換能器，測出取決于超聲波在逆流中傳播速度的單環頻率。如此循環交替地測出f1、f2。 

式中
f1、f2 — 超聲波在順流和逆流中傳播的頻率； 
v — 流體平均流速。

當D、θ、τ、c為常數時，頻率差?f與流體平均流速成線性關系，因此，只要測出頻率差即可得到流量。由于τ很小，在大口徑管道中括號內的第二項可忽略，去掉滯后時間τ后可得 

式中
K — 流量修正系數，可查表； 
f₀——超聲波基準頻率。

超聲波流量計屬于非接觸式測量儀表，對流體流動無干擾，無阻力，不產生壓力損失； 受介質物理性質的限制比較少，適應性較強。它可用于高溫、高壓、防爆、強腐蝕性、黏性、非導電、渾濁度大的液體的流量測量，而且準確度高；量程比較寬，可達5: 1;輸出 與流量之間為線性；安裝方便。只要將管外壁打磨光，擦上硅油，使其接觸良好即可。其缺點是當液體中含有氣泡或有噪聲時，會影響聲波傳播；結構復雜，成本高。

超聲波流量計實際測定的是流體速度，它將受速度分布不均的影響，故要求變送器前后 分別有10D和5D的直管段長度。