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(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，例如超聲波測距,、超聲波無損檢測和超聲波流量計等,。超聲波信號從發(fā)射器傳輸?shù)浇邮掌鞯臅r間定義為飛行時間（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(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù),。據(jù)我們所知,，超聲波流量計應(yīng)用中的TOP測定方法通常可分為三類,。
第一類包括閾值檢測方法,。例如動態(tài)閾值方法、雙閾值方法和可變比率閾值方法均被開發(fā)用于確定TOP,。這些閾值方法是最簡單的方法,。但是，它們?nèi)菀资艿皆肼暤母蓴_,。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,，它們的性能會受到波形變化的影響,。
第二類包含各種相關(guān)方法。這些方法首先應(yīng)用于雷達領(lǐng)域,，然后在1981年引入TOP測定,。基本的相關(guān)方法計算兩個接收信號之間的相關(guān)函數(shù),，然后產(chǎn)生一個最大峰值,，其中時移映射到兩個信號之間的時間差。后來,，提出了更好的相關(guān)方法,，例如基于調(diào)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(yīng)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)方法的另一個缺點是難以根據(jù)不同的應(yīng)用條件實時更新參考波，從而導致TOP出現(xiàn)偏差檢測,。
第三類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?zāi)Ｐ?，然后采用有效算法對接收到的超聲信號進行擬合以獲取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(shù)字信號處理,，并降低了實時性能,。
因此，本文在前人的基礎(chǔ)上,，提出了一種基于超聲波信號起伏的簡便易行的飛行時間確定方法,。此方法包括兩部分，即尋找超聲信號開始檢測（USO）的大致位置以及在多個獲得的時間值中確定TOP,。在第一步中,，將接收到的信號分為多個段，并且根據(jù)標準化頻率和能量的倍數(shù)將每個段識別為超聲信號或噪聲信號,。通過分析分類結(jié)果,，可以確定USO的大致位置。在第二步中,，可以根據(jù)USO與所獲得的零交叉時間值之間的關(guān)系,，選擇固定的零交叉時間值作為TOP。由于在分類過程中僅使用每個段內(nèi)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僅依賴于當前測量中對超聲信號的分析,，而不是依賴于先前方法的兩次連續(xù)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，易于實現(xiàn)和適用于嵌入式系統(tǒng)等優(yōu)勢,。
