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O som descreve as ondas mecânicas ou acústicas, que se expandem exclusivamente em meios elásticos. Conseqüentemente, as ondas sonoras requerem gases, líquidos ou sólidos para se propagar. As ondas sonoras diferem significativamente das ondas eletromagnéticas, que também passam pelo vácuo sem nenhum problema. A propagação das ondas sonoras pode ser transversal ou longitudinal, dependendo do meio e da cobertura, que por sua vez desempenha um papel em vários procedimentos de teste. Basicamente, o som é dividido em quatro classes diferentes. A classificação depende da frequência, sendo a faixa de frequência mais evidente entre 16 Hz e 20 kHz. Nessa faixa de frequência está o som audível, ou seja, aquelas ondas sonoras que podem ser percebidas pelo ouvido humano. As vibrações abaixo de 16 Hz são denominadas infra-som, as vibrações acima de 20 kHz são denominadas ultra-som. O infra-som e o ultra-som não são audíveis para os humanos. O mesmo se aplica ao som hipersônico, que se propaga em frequência superiores a 1 GHz.
Se um meio flui através de um sistema de tubulações, é possível instalar um caudalímetro em linha, ou seja, separar o sistema de tubulações e integrar um caudalímetro no sistema de tubulações para medir a velocidade do fluxo. Alternativamente, a velocidade do fluxo no sistema de tubulações também pode ser medida exteriormente utilizando um caudalímetro ultra-sônico para enviar ondas sonoras do exterior através do meio. Ao usar este método, dois sensores ultra-sônicos, que atuam como transmissor e receptor, são fixados a uma distância definida entre si em um tubo que transporta o meio. O ultrassom é emitido no meio em um ângulo obliquo e acelera ou desacelera dependendo da velocidade do meio. Dessa forma, a velocidade do meio no sistema de tubulações pode ser determinada através do método de diferença de tempo de trânsito. Assim, em combinação com a área da seção transversal da tubulação, também é possível determinar a vazão. Nisso, um caudalímetro ultra-sônico consta de dois componentes essenciais: o sistema de sensores ultra-sônicos, que é montado no sistema de tubulações, e a unidade de avaliação, que converte os sinais em valores de medição reais.
O caudalímetro ultra-sônico determina a velocidade do fluxo em um meio por meio da medição da diferença de tempo de trânsito. São montados dois sensores ultra-sônicos na tubulação com um líquido que flui através dela a uma distância previamente calculada. Esses sensores atuam como transmissores e receptores. Os sensores são conectados acusticamente à superfície da canalização por meio de um gel de acoplamento e emitem as ondas sonoras no meio em em um ângulo definido. As ondas sonoras aceleram na direção do fluxo e desaceleram no sentido contrário da direção do fluxo. Medindo estas diferenças de tempo, o caudalímetro ultra-sônico determina a velocidade do caudal, desde que a velocidade específica do som do meio seja conhecida.
Um caudalímetro ultra-sônico pode ser usado para medir qualquer meio líquido e homogêneo com um baixo teor de sólidos. Isso inclui água, óleo, álcool, etc. A temperatura do meio pode estar entre -30° C e + 160 °C, dependendo da tecnologia de sensor selecionada. Tanto gases como líquidos com conteúdo sólido, meios viscosos ou pastas não podem ser medidos com um caudalímetro ultra-sônico. Devido à falta de homogeneidade desses meios, as ondas ultra-sônicas são dispersadas e refratadas pelas partículas e pelos componentes sólidos a tal ponto que a força do sinal diminui consideravelmente e não é possível alcançar resultados de medição precisos.
Um caudalímetro ultra-sônico permite realizar medições de forma móvel, rápida e flexível. Móvel, pois pode ser utilizado independentemente da localização, graças ao seu tamanho compacto e a alimentação por acumulador. 
Rápido, porque depois da configuração do caudalímetro e da instalação dos sensores no sistema de tubulações, a medição pode ser iniciada imediatamente. Flexível, porque é possível instalar os diferentes tipos de sensores do caudalímetro ultra-sônico em tubulações de diferentes diâmetros e diferentes tipos de material, e ao mesmo tempo, pode medir uma ampla gama de meios dentro de uma ampla faixa de temperatura. Outra vantagem é que neste método de medição não influenciam algumas propriedades que possa ter o meio, como a condutividade, que é um requisito obrigatório para outros métodos de medição.
Outra vantagem é a medição indireta por ultrassom. Não há contato direto entre o meio e o dispositivo de medição, como no caso dos caudalímetros em linha. Por um lado, isso significa que o fluxo no sistema de tubulações não é perturbado, nem há necessidade de interromper o processo. Ao mesmo tempo, é possível realizar medições higienicamente limpas sem risco de contaminação no sistema de tubulações, causadas por influências externas.
Outra vantagem é que, dependendo do modelo, é possível medir vários parâmetros importantes com um caudalímetro ultra-sônico. Além da medição de velocidade, também pode medir o caudal, a soma total do caudal, a saída de calor ou a potência térmica e a quantidade térmica.
A calibração de um medidor de fluxo ou caudalímetro ultra-sônico é geralmente realizada comparando os valores medidos com os de outro dispositivo fiável. Em um novo método, patenteado recentemente (datado de 2020), o caualímetro ultra-sónico é calibrado usando o método de diferença de tempo, alterando a distância dos sensores de uma maneira específica. Esta mudança na posição dos sensores, da mesma forma que o movimento de um meio que flui, gera diferenças de tempo de trânsito nos sinais ultrassônicos gerados pelo caualímetro que podem ser medidos. Como somente o tempo e a distância são medidos neste método, é possível calibrar com alta precisão o caudalímetro ultra-sônico, sem depender do meio de fluxo e da geometria da tubulação.
A PCE Instruments utiliza um equipamento de calibração de fluxo no qual a água é bombeada através de um sistema fechado de tubulações de cobre. O fluxo pode ser controlado por meio de válvulas e modificando a velocidade da bomba no painel de controle da mesma. No entanto, as calibrações de ponto único são feitas atualmente com a uma determinada vazão e a uma pressão constante de cerca de 4 bar. As quatro seções de medição estão dispostas uma acima da outra como longas seções horizontais. O medidor de referência está instalado na tubulação superior. Os sensores do caudalímetro ultra-sônico a ser calibrado são fixados a um dos três tubos inferiores com lacres de velcro.
As dimensões das duas tubulações de cobre superiores são de 28,0 x 1,00 mm, a terceira tubulação é de 54,0 x 1,5 mm e a tubulação inferior é de 88,9 x 2,0 mm.
Um caualímetro indutivo magnético foi integrado na instalação como um dispositivo de referência ou padrão que é fácil de operar. Durante a medição, um campo magnético de intensidade constante é gerado na tubulação de medição do medidor de referência. O campo magnético induz uma tensão na água condutora que flui, cujo nível é proporcional à vazão. Esta tensão é medida, a partir da qual é determinada a velocidade do fluxo, que é indicada em metros por segundo. O valor de medição do caudalímetro ultra-sônico a ser calibrado é comparado com o valor de referência. Naturalmente, a comparação direta dos valores medidos funciona só funciona se ambos os pontos de medição tiverem a mesma seção transversal da tubulação e as mesmas condições de fluxo. Portanto, quando o caudalímetro ultra-sônico a ser calibrado é colocado na mesma tubulação de 28,0 x 1,0 mm onde está instalado o medidor de referência, os valores de ambos os equipamentos podem ser comparados diretamente. Ao calibrar nas duas tubulações com diferentes seções transversais, é possível ler os valores nominais corrigidos da velocidade do fluxo em um dispositivo adicional.
Ao determinar a velocidade do fluxo com sensores ultrassônicos, a velocidade do som do meio fluído desempenha um papel muito importante. Entretanto, a velocidade do som depende não apenas da composição do material, mas também de sua temperatura. É por isso que é necessário levar em consideração a temperatura do meio ao determinar a velocidade de fluxo com um caudalímetro ultra-sônico. O display do dispositivo de referência localizado logo acima das tubulações indica, além da velocidade do fluxo, também a temperatura da água, assim como os valores atuais da temperatura e da umidade do ar.
O certificado de calibração do caudalímetro ultra-sônico registram as condições ambientais, o dispositivo de calibração, o procedimento de calibração, as condições de medição e o resultado ou os resultados da comparação entre o valor nominal e real. Se o valor real do caudalímetro ultra-sônico se desvia do valor nominal do dispositivo de referência mais do que o especificado será necessário ajustar o caudalímetro. Muitos dispositivos são ajustados facilmente usando um fator de escala.
O caudalímetro ultra-sônico também pode ser usado para determinar a potência e a energia térmica quando sensores adicionais são usados para medir a temperatura do meio antes e depois da emissão de calor. Para medições pontuais, os dispositivos móveis são particularmente adequados, que são rápidos e fáceis de montar e desmontar, além disso, não causam qualquer vazamento na tubulação. O caudalímetro ultra-sônico pode medir o fluxo sem interferências no sistema de tubulação e sem contato direto com o meio de transferência de calor ou refrigerante. Especialmente práticos são os dispositivos que incluem a medição de temperatura, nos quais os sensores ultrassônicos e os sensores de temperatura são fixados com velcro.
Este conjunto de contadores térmicos ultrassônicos móveis geralmente incluem três componentes: o caudalímetro ultra-sônico, um registrador de dados de temperatura de dois canais e software para avaliar os dados. O caudalímetro ultra-sônico determina a velocidade do fluxo. A partir da velocidade do fluxo e da seção transversal da tubulação inserida anteriormente, determina-se o volume que flui através da tubulação. O registrador de dados de temperatura registra as temperaturas no fluxo e retorno do sistema de tubulação. 
Para isso, um sensor de contato de temperatura é fixado na parte externa da tubulação de ida e outro na tubulação de retorno. Os dados de medição e cálculo de ambos os dispositivos podem ser armazenados ou transferidos para um computador durante a medição.
Um software de avaliação especial para este equipamento calcula a potência térmica em kW ou kJ/h e a energia térmica em kJ ou kWh durante o período de medição a partir dos dados transmitidos sobre o fluxo volumétrico e a diferença de temperatura entre as tubulações de ida e de retorno. Os dados registrados e calculados podem ser visualizados imediatamente em forma de tabela e gráfico, o que permite a avaliação direta das medições no próprio lugar com um laptop. Se não for possível realizar uma avaliação imediata no ponto de medição, os dados de medição armazenados no caudalímetro ultra-sônico e no registrador de dados de temperatura podem ser transferidos e avaliados posteriormente no escritório.
O caudalímetro ultra-sônico com medição térmica permite realizar medições rápidas e fáceis no campo da tecnologia de climatização e na indústria, seja para medições de controle pontuais em distintos lugares ou para o controle contínuo de sistemas de aquecimento ou refrigeração. Como os sensores não entram em contato com o meio de transferência de calor durante a medição, o caudalímetro ultra-sônico pode ser usado sem problemas com meios agressivos, mas também em áreas com altas exigências de higiene, como na indústria farmacêutica e na produção de alimentos. O processo de medição do lado de fora também é frequentemente preferido, uma vez que não é necessário parar nenhum processo para a medição e porque o comportamento do fluxo do fluído não é influenciado pelos sensores nos pontos de medição.
A precisão do caudalímetro ultra-sônico e do termômetro pode ser verificada periodicamente e em um laboratório de metrologia adequado, que emitirá um certificado de calibração ISO. Para isso, o laboratório de metrologia deve estar equipado com um suporte de calibração de fluxo adequado.
Todos os dias vemos exemplos em que a propagação do som audível depende do material com o qual ele colide. No caso do ultrassom, a velocidade do som também depende do meio excitado pelas ondas sonoras. No entanto, não apenas influenciam nas ondas sonoras o tipo e meio e sua densidade, mas também a temperatura, a pressão, as bolhas de gás e as substâncias sólidas. Entre as limitações a serem consideradas ao utilizar um caudalímetro ultra-sônico para determinar a velocidade e o volume incluem:
O caudalímetro ultra-sônico pode utilizar diferentes princípios de medição. Entre eles, tem prevalecido o método da diferença de tempo de trânsito e, para algumas aplicações, o método de medição duplo. Para o método do tempo de trânsito, o meio deve ser o mais puro possível e livre de bolhas de gás para que o ultrassom emitido penetre na seção transversal de medição sem desvio. 
Por outro, com o método de medição dupla requer uma pequena proporção de impurezas, já que com este método é registrada e avaliada a proporção do ultrassom emitido que reflete nas partículas. Ao usar um caudalímetro ultra-sônico que utiliza esse método, lembre-se que as mudanças de temperatura, densidade e pressão do meio afetam o resultado da medição. Para fazer medições precisas, essas variáveis devem ser mantidas constantes ou registradas e levadas em conta separadamente.
Com ambos os métodos se determina a velocidade de fluxo medindo em um estreito trajeto o sinal sonoro. Para medir um perfil de fluxo representativo é importante instalar o caudalímetro ultra-sônico em um lugar onde o fluxo seja o mais uniforme possível. No manual de instruções é especificado o comprimento que devem ter os trechos de fluxo, com meios que fluam sem perturbações das tubulações de ida e retorno, assim como as mesmas devem estar completamente cheias. Quando não for possível acessar seções onde o meio flui sem perturbações, ou ao medir em tubulações parcialmente cheios e canais abertos, deve-se medir em diferentes pontos para definir o perfil de fluxo.
A faixa de medição de velocidade do fluxo de um caudalímetro ultra-sônico geralmente é limitada, tanto acima quanto abaixo. É essencial levar em conta as velocidades de fluxo que podem ocorrer para medir corretamente os fluxos altos e baixos. Os depósitos na área do ponto de medição também influenciam o resultado da medição. Portanto, devido as numerosas vantagens deste princípio de medição, novos tipos de dispositivos estão sendo continuamente desenvolvidos que são utilizados cada vez mais para estes tipos de aplicações.
