超声波时差法是一种先进的流量测量技术，可以用来监测管道内液体的流量和累积体积等。

在生物制药、医疗器械以及半导体芯片制造等领域的高端装备中，大量使用3mm至30mm不同直径的塑料管传输液体，对其流量的精准监控有利于判断系统的工作状态，如泵是否出现故障、管路是否畅通、管材是否老化等，以提升系统的数字化、自动化和智能化水平，达到安全运行、节能降本并提高工作效率的多重目的。

超声波流量传感器将一对或多对超声波换能器以一定的倾角安装在管路两侧，并分列上下游。某一时刻传感器电路系统使用高频电压脉冲激发上游换能器以产生超声波。超声波以一定的入射角穿过管壁和液体，被下游换能器接收。随后下游换能器发射声波，以相反的方向穿过管壁和液体，被上游换能器接收。

有限元模拟的超声波

在管路中不同方向上的传播

当管内液体流动时，顺流和逆流方向的超声波传播时间有微小的差别。这类似于一个人在河中顺流和逆流游泳，游过相同的距离所用的时间会有差别。这个时差和液体的流速大小成正比关系。传感器电路系统通过精准测量该时差可以计算出液体的流速，综合管路的尺寸信息，可以得到液体流量。这就是超声波时差法的基本工作原理。

超声波在顺流和逆流方向上的传播时间差

当液体流速较高，管路直径较大的时候，时差相应也大，容易被电路系统解析，因此相关的应用，如石油、天然气的输送和居民用水计量等，已经有很多成熟的解决方案。而当管路较小，流速较低时，时差很小，需要非常精确稳定的软硬件系统才能解析，这也是全世界拥有小管径超声波流量测量能力的公司数量稀少的重要原因。

外夹式流量传感器：软管的安装