本发明公开了一种时差法超声波风速仪及校准方法，属于风速测量技术领域。该时差法超声波风速仪主要包括连接块、U型管、超声波收发传感器、支撑管、电子指北器、数据处理器、偏角传感器；其中数据处理器由存储系统、数据校准系统、通信系统组成。本发明基于风速的矢量性，通过采集测量坐标系与标准坐标系3个坐标轴之间的欧拉角，从而计算出相应的旋转矩阵，完成同一矢量在不同坐标系之间的变换，实现对风速仪校准的目的。本发明无需对超声波风速仪进行接线工作与调平指北等校准操作，精简了风速仪架设的步骤，提高了仪器的安装效率，既解决了风速仪安装要求高、校准困难的问题，又保证了所测数据的真实性与准确性。