飞行时间（TOF）的精准确定是液体超声流量计实现可靠流量测量的核心环节。传统 TOF 检测方法在实际应用中存在局限：阈值法易受噪声与波形变化干扰，相关法依赖高采样率且参考波更新困难，波形拟合法计算量大、实时性差，均难以应对工业场景中超声信号波形波动引发的周期跳跃问题（检测 TOF 与实际值偏差为信号周期倍数的现象）。为此，本文提出一种融合超声信号起始点（USO）检测与多过零技术的 TOF 确定方法，旨在兼顾检测精度与工程实用性。
该方法通过 “USO 粗略定位 - 多过零 TOF 筛选” 两步实现精准测量，核心在于利用信号自身频率与能量特征完成分类，减少对波形幅度特性的依赖，从而降低波形变化的影响。
接收的超声信号包含有效超声成分与背景噪声，首先根据信号过零点将其划分为若干片段，再通过 “归一化频率 - 归一化能量” 乘积的特征分析，对每个片段进行分类：若乘积符合超声信号的典型范围，则判定为有效超声段；反之则归为噪声段。通过对分类结果的连续分析，可锁定 USO 的大致位置 —— 即有效超声段开始出现的初始区域，为后续 TOF 确定划定精准范围，同时避免频率异于超声的噪声干扰。
在获取 USO 粗略位置后，提取该区域及后续的多个过零时间值。由于过零时间值直接反映超声信号的周期特征，且不受幅度变化影响，通过筛选与 USO 位置逻辑匹配的固定过零时间值，即可确定最终 TOF。该过程无需复杂的信号拟合或相关运算，仅依赖信号自身时域特征，既能规避波形变化引发的周期跳跃，又简化了计算流程，便于嵌入式系统或低功耗设备实现。
为验证方法有效性，研究通过数值试验与实验验证展开分析：数值试验对比传统阈值法、相关法、基于相似性的方法及 AIC 方法，结果表明所提方法在信号波形变化场景下，TOF 检测误差显著低于传统方法，抗噪声能力更优；实验验证以水为介质，在不同温度下（温度直接影响超声信号波形）测试液体超声流量计，进一步证实该方法可稳定输出准确 TOF，且实时性满足工业测量需求。
相较于传统方法，该方法的核心优势体现在三方面：一是对波形变化高度不敏感，通过频率与能量分类而非幅度特征定位 USO，消除了振幅变化对 TOF 检测的干扰；二是计算简便，无需高采样率或复杂算法，降低硬件成本与实时性压力；三是具备工程拓展价值，可基于分类结果实现仪器自适应调整与自诊断，同时为曲线拟合法等高精度方法缩小 TOF 初始搜索范围，提升整体测量效率。
本文提出的 TOF 确定方法，有效解决了液体超声流量计中波形变化引发的周期跳跃问题。其通过 USO 检测与多过零技术的协同，在保证检测精度的同时简化了实现流程，为工业场景中超声流量计的稳定运行提供了技术支撑。后续可进一步探索该方法在多相流等复杂工况下的适配性，推动超声流量测量技术的工程化应用升级。