用來測量氣體流量的超聲波流量計一般是自帶測量管段的由超聲波換能器等結構的時差流量計量器具，換能器一般沿管壁安裝，且直接同流體接觸，由一個換能器發射的超聲波脈沖被另一個換能器所接受，反之亦然。超聲波脈沖穿過管道如同渡船河流。如果沒有流動，聲波將以相同速度向兩個方向傳播，當管道中的氣體流速不為零時，沿氣流方向順流傳播的脈沖將加快速度，而逆流傳播的脈沖速度緩慢。因此，相對于沒有氣流的情況，順流傳播的時間將縮短，逆流傳播的時間會增長，根據這兩個傳播時間，就可以計算測得流速。這就是時差超聲波流量計的基本原理。

氣體超聲波流量計的測量準確度受下列諸因素的影響：流量計殼體幾何尺寸和超聲傳感器位置的參數的準確性；流量計所采用的積分技術；速度分列剖面的質量、氣流的脈動程度和氣體的均勻性；傳播時間測量的準確度。傳播時間測量的準確度又取決于電子時鐘的穩定性、對聲波脈沖參考位置檢測的一致性及對電子元件和傳感器信號滯后的適當補償。氣體超聲波流量計的準確度不僅同流速有關，而且同儀表口徑有關。對于小口徑儀表，由于聲道長度較短，在紊流氣體中測量聲波傳播時間比較困難，因此小口徑氣體超聲波流量計的準確度較難提高。