1.1、多普勒式超声污水流量计
利用多普勒效应原理来测定流体的流量，如图1所示。换能器A向流体发射频率为fA的超声波连续信号，经照射管道内的悬浮物颗粒及气泡，超声波产生多普勒频率偏移，以fB的频率反射到接收换能器B，fA和fB之差即为多普勒频差fD。
设流体流速为V ，超声波声速为C，多普勒频移fD正比于流体的流速V ，即
fD=fB-fA=（2fA·sinθ/C）·V
V =C/2·fA·sinθ?fD
当管道条件、换能器安装位置、发射频率、声速确定以后，C、fA、fB、θ即为常数，流体的流速和多普勒频移成正比，通过测量频移就可以测量流体的流速，进而求得流体的流量。
多普勒超声污水流量计的特点：仪表精度通常在±（3～7）%FS之间，适用于测量含有适量能给出强反射信号的颗粒和气泡。其悬浮物含量约在lg/L～5g/L为宜。一般用于工厂排放未处理的污水和回流污泥等流量计量，不宜用于洁净液体的流量计量。
1.2、时差式多声路超声污水流量计
测量原理：在封闭的满管中测量流体的瞬时流量Q，是根据超声波信号沿水流方向的传播速度会增大，逆流方向则减小；在同一传播距离的条件下，有着不同的传播速度和传播时间；由顺向传播时间t1和逆向传播时间t2可以计算出传播时间差，然后可计算出平均线流速。其原理如图2所示。
单声路流量方程式可表示为：
顺流方向，其传播时间为：t1=L/C+VCosθ
逆流方向，其传播时间为：t2=L/C-VCosθ
△t=t2-t1=2Lvcosθ/C2-V 2cos2θ
由于C>>V ，故
△t=（2Lcosθ/C2）×V
V =C2/2Lcosθ×△t
q=SV
式中：为测量声路上的线平均流速；L为测量声路的有效路长；t1为声波正向传播时间；t2为声波逆向传播时间；△t为声波流正向传播时间和逆向传播时间差；C为超声波声速；θ为声路和流道轴线间的夹角；S为测量断路截面积；q为体积流量。
如果为四声路时：
式中：
为测量断面线平均流速；Ki为第i声道加权积分系数；V i为第i声道线平均流速；S为断面横截面面积；Ki为加权积分系数，该权系数是由换能器的声路布置和安装来确定的。
本项目选用的是瑞士某公司RISONIC2000型时差式四声路超声污水流量计，其声路布置和权系数如表1所列[1]。表中高斯—Jacobi积分方法**使用矩形、梯形等结构管道，高斯—Legendre**使用圆形结构管道，W为超声污水流量计加权积分常数，Ki为比例常数。声路布置如图3所示。
RISONIC2000型时差式四声路超声污水流量计电路原理如图4所示。
图4所示为锁相环（PLL，phaselockedloop）方式的超声污水流量计，能产生与超声脉冲传播时间的倒数成正比的频率。其中顺向振荡器VCO（1）的发射频率被分成N等分，其周期与超声波在液体中传播的时间几乎相同。分频电路输出的电脉冲和穿过水中的收信超声脉冲的传播时间差由时间差检测电路检测。其输出转换成直流后加至VCO（1），控制其振荡频率，使时间差电压自动归零，这时VCO的输出频率为定值。因此，在稳定状态下，VCO（2）振荡频率的形成过程和VCO（1）完全相同，只是超声波为反向传播。只要算出这两个频率的差值，就能获得和流速正比的数值。