本系統所標定的超聲波氣體流量計采用時差法測量氣體流量。所謂時差法就是利用超聲波在順氣流狀態和逆氣流狀態下超聲波在定長管道中傳播的時間差值，解算出氣體流量的方法[5]。超聲波氣體流量計測量原理圖如圖 2.1 所示。 

圖 2.1  超聲波氣體流量計測量原理圖 
  CPU 控制選通電路驅動換能器 A 產生一束脈沖超聲波，換能器 B 負責將接收到的超聲波信號轉換成峰峰值僅為幾十毫伏的電壓信號。由于該電壓信號過于微弱且包含較多的雜波無法被 CPU 識別，因此對該信號進行放大濾波比較等操作后觸發 CPU 捕獲中斷測得超聲波傳播時間 tab。反之則測得超聲波從 B 傳播到 A 的時間 tba，則時間和 ts=tab+tba，時間差 Δt=tba-tab。每次測量過程中 CPU 還需實時讀取氣體當前的溫度值 T 和壓力值 P。
  在溫度和壓力確定的情況下，超聲波波速與氣體的成分和流速存在一定函數關系。因為本產品主要是應用在醫療器械領域，本文就以氧氣為例。經過我們的研究發現氧氣的濃度 C 與溫度 T、壓力 P、時間和 ts存在一種函數關系。 
c=f( ts,t,p)
  超聲波氣體流量計經過不同氧氣濃度、溫度、壓力狀態下的標定測得大量數據。運用***小二乘擬合算法解算獲得氧氣濃度 C 的計算公式為：  2 21 s2 s3 4 5 6 s7 8 s9C ?a t ?a t ?a T ?a T ?a P ?a Pt ?a PT ?a Tt ?a   （2.2） 
  其中系數 ( 1,2, 9)na n ? 由***小二乘擬合算法計算獲得。 超聲波氣體流量計流量測量的原理是在氧氣濃度、溫度、壓力已知的狀態下，通過測量超聲波在定長管道中順逆流傳播的時間差 Δt，計算氧氣流量 L。溫度 T、壓力 P 分別通過溫度傳感器和壓力傳感器獲得，氧氣濃度 C 由式（2.2）計算獲得。經過理論分析與大量數據驗證，氧氣流量 L 滿足如下函數關系式： 
  ( , ) ( , )TL f t P f X PC? ? ?   （2.3） 其中 X ? ?t•T C 。通過***小二乘擬合算法擬合得出氧氣流量關系式為：  210 11 12 13 14L ?a X ?a X ?a PX ?a P ?a   （2.4） 其中系數由 ( 10,11, 14)na n ? ***小二乘曲面擬合得到。