聲波具有良好的透氣性和耐腐蝕性。廣泛應(yīng)用于超聲測(cè)距、超聲無(wú)損檢測(cè)、超聲流量計(jì)等工業(yè)領(lǐng)域。超聲信號(hào)從發(fā)射機(jī)傳輸?shù)浇邮掌鞯臅r(shí)間定義為飛行時(shí)間。TOP包含大量信息，如TOP反映距離測(cè)量和超聲流量計(jì)中的距離和流量信息。因此，超聲波TOP是超聲應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)我們所知，超聲流量計(jì)應(yīng)用中的TOP測(cè)量方法通常可分為三類。

超聲波流量計(jì)

第一類包括閾值檢測(cè)方法。例如，開發(fā)了動(dòng)態(tài)閾值法、雙閾值法和可變比率閾值法來(lái)確定TOP。這些閾值方法是最簡(jiǎn)單的方法。但它們很容易受到噪聲的干擾。此外，這些頂級(jí)檢測(cè)方法是基于超聲波信號(hào)上升邊緣的范圍特性。因此，它們的性能受波形變化的影響。

第二類包括各種相關(guān)方法。這些方法首先應(yīng)用于雷達(dá)領(lǐng)域，然后在1981年引入頂級(jí)測(cè)量。計(jì)算兩個(gè)接收信號(hào)之間的相關(guān)函數(shù)，然后產(chǎn)生最大峰值，即時(shí)移動(dòng)并映射兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)差。后來(lái)，為頂級(jí)確定提出了調(diào)頻激勵(lì)、相位相關(guān)方法、正弦擬合技術(shù)等更好的相關(guān)方法。相關(guān)方法受噪聲影響較小，但其準(zhǔn)確性仍受采樣率的限制。另一個(gè)缺點(diǎn)是參考波難以根據(jù)不同的應(yīng)用條件實(shí)時(shí)更新，導(dǎo)致頂部偏差檢測(cè)。

第三類包括基于波形擬合的頂級(jí)估計(jì)方法。在這些方法中，首先選擇合理的超聲波接收信號(hào)體驗(yàn)?zāi)Ｐ停缓笫褂糜行惴〝M合接收到的超聲波信號(hào)獲得頂級(jí)。這些方法不僅提供高測(cè)量精度，而且具有較強(qiáng)的抗干擾能力。然而，它們需要大量的計(jì)算，這需要高成本的數(shù)字信號(hào)處理，并降低實(shí)時(shí)性能。

因此，本文在前人的基礎(chǔ)上，提出了基于超聲信號(hào)波動(dòng)的簡(jiǎn)單易行飛行時(shí)間確定方法。該方法包括尋找超聲信號(hào)開始檢測(cè)(USO)的一般位置兩部分，并在多個(gè)獲得時(shí)間值中確定TOP。在第一步中，將接收到的信號(hào)分為多個(gè)部分，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的頻率和能量倍數(shù)將每個(gè)部分識(shí)別為超聲波信號(hào)或噪聲信號(hào)。USO的一般位置可以通過(guò)分析和分類結(jié)果來(lái)確定。第二步，根據(jù)USO與零交叉時(shí)間值的關(guān)系，選擇固定的零交叉時(shí)間值作為TOP。該方法對(duì)波形變化不敏感，因?yàn)樵诜诸愡^(guò)程中只使用每個(gè)部分的信息。

本研究提出的新方法與之前建立的方法的區(qū)別在于，新方法檢測(cè)到的頂部?jī)H依賴于當(dāng)前測(cè)量中超聲信號(hào)的分析，而不依賴于之前方法中的兩個(gè)連續(xù)測(cè)量信號(hào)。其性能不受波形相似性的限制，易于實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)。