超聲波憑借其良好的定向性、較強的穿透性和抗腐蝕能力，已廣泛應用于工業(yè)領(lǐng)域，例如超聲波測距、超聲波無(wú)損檢測和超聲波流量計等。超聲波信號從發(fā)射器傳輸到接收器的時(shí)間定義為飛行時(shí)間（TOP）。TOP包含很多信息，例如TOP反映了距離測量和超聲波流量計中的距離和流量信息等等。因此，準確確定超聲TOP是超聲應用中的關(guān)鍵技術(shù)。據我們所知，超聲波流量計應用中的TOP測定方法通?？煞譃槿?lèi)。
第一類(lèi)包括閾值檢測方法。例如動(dòng)態(tài)閾值方法、雙閾值方法和可變比率閾值方法均被開(kāi)發(fā)用于確定TOP。這些閾值方法是最簡(jiǎn)單的方法。但是，它們容易受到噪聲的干擾。此外，這些用于TOP檢測的方法是基于超聲信號上升沿的幅度特性。因此，它們的性能會(huì )受到波形變化的影響。
第二類(lèi)包含各種相關(guān)方法。這些方法首先應用于雷達領(lǐng)域，然后在1981年引入TOP測定?；镜南嚓P(guān)方法計算兩個(gè)接收信號之間的相關(guān)函數，然后產(chǎn)生一個(gè)最大峰值，其中時(shí)移映射到兩個(gè)信號之間的時(shí)間差。后來(lái)，提出了更好的相關(guān)方法，例如基于調頻激勵的互相關(guān)、相位相關(guān)方法和正弦擬合技術(shù)的互相關(guān)等方法，將其應用于TOP確定。與閾值方法相比，相關(guān)方法受噪聲的影響較小，但其準確性仍然受到采樣率的限制。相關(guān)方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是難以根據不同的應用條件實(shí)時(shí)更新參考波，從而導致TOP出現偏差檢測。
第三類(lèi)包括基于波形擬合的TOP估計方法。在這些方法中，首先選擇合理的超聲接收信號經(jīng)驗模型，然后采用有效算法對接收到的超聲信號進(jìn)行擬合以獲取TOP。這些方法不僅提供了很高的測量精度，而且還提供了強大的抗干擾能力。然而，他們需要大量的計算，這需要高成本的數字信號處理，并降低了實(shí)時(shí)性能。
因此，本文在前人的基礎上，提出了一種基于超聲波信號起伏的簡(jiǎn)便易行的飛行時(shí)間確定方法。此方法包括兩部分，即尋找超聲信號開(kāi)始檢測（USO）的大致位置以及在多個(gè)獲得的時(shí)間值中確定TOP。在第一步中，將接收到的信號分為多個(gè)段，并且根據標準化頻率和能量的倍數將每個(gè)段識別為超聲信號或噪聲信號。通過(guò)分析分類(lèi)結果，可以確定USO的大致位置。在第二步中，可以根據USO與所獲得的零交叉時(shí)間值之間的關(guān)系，選擇固定的零交叉時(shí)間值作為T(mén)OP。由于在分類(lèi)過(guò)程中僅使用每個(gè)段內的信息，因此該方法對波形變化不敏感。
這項研究提出的新方法與以前建立的方法之間的不同之處在于，新提出的方法的檢測到的TOP僅依賴(lài)于當前測量中對超聲信號的分析，而不是依賴(lài)于先前方法的兩次連續測量中的信號，且性能將不受兩次測量之間波形相似度的限制，易于實(shí)現和適用于嵌入式系統等優(yōu)勢。
