隨著技術的發展，超聲波測量在很多領域得到了運用，但是基本都會面臨到這樣一個問題，超聲波檢測時，由于各種干擾的存在導致首波丟失，測量的數據出現較大的誤差，如何解決首波丟失時對系統的不良影響成為超聲波系統運用的關鍵。

目前，無損傷檢測成為行業檢測的一個熱點，超聲波是頻率高于20000赫茲的彈性波，人耳無法感受。能夠在特定的方向上沿直線傳播，具有良好的指向性，但是在傳播的過程中，會發生衰減和散射，但是它的能量比普通聲波大得多，超聲波在固體中的傳輸損失很小，探測深度大，對人體無害，成本低，靈敏度高，速度快。

以超聲波水表運用為例，使用超聲波作為測量的方式，測量原理采用時差法，通過獲取超聲波在水中順流和逆流的時間差來推算水的流速，從而積分計算出水流量。測量的方式通過使用超聲波換能器，安裝在水管的上游和下游，水管中心的反射片可以把發射的超聲波折射出去，通過上游的超聲波換能器來檢測下游發射的超聲波，下游的超聲波換能器來檢測上游發射的超聲波，由于水流作用，順流的超聲波會比逆流的超聲波早被檢測到。測量的原理圖如圖1所示。

圖1 超聲波水表工作原理

超聲波換能器檢測到來自對面發射的超聲波，檢測得到多個波形中，我們需要獲取首波，以第一個波到達的時間為檢測的依據。同時對這個波的識別有著一定的條件，首先該波得達到觸發電壓，大于TriggerLevel電壓才能被檢測，需要大于LowLevel，檢測時間結束是在波過零時檢測結束。

所謂的首波丟失，主要有這么三種原因，第一種，由于水中存在干擾、雜質更或者氣泡的存在，導致首波在規定的時間內沒有到達，導致首波丟失；第二種，首波的首波電壓大于了TriggerLevel，但是小于LowLevel，檢測同樣會失敗；第三種，首波未達到TriggerLevel電壓，但是第二個波達到，滿足了檢測的條件。針對這些情況，我們需要分析它的本質和造成的結果。

由于水中存在干擾、雜質更或者氣泡的存在，導致首波在規定的時間內沒有到達，導致首波丟失，在已知的管段中運行的時間，是可以提前計算出來，在不同的流速和溫度下，時間差存在的一個范圍，如果超時了，必然就超過了這個時間差的范圍。那么這個時候就可以過濾掉這個錯誤的情況。下面以一個實例來說明計算的過程，以DN20的管段（如圖2）為例，Lf=64mm，D=20mm，溫度為20攝氏度下的聲速參數參與計算，計算過程如圖3所示。

圖2 管段

圖3 時差計算

如果存在雜質，比如氣泡，超聲波在空氣和水中的傳播速度存在較大的差異，超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，在液體中的常規速度1500m/s左右，所以出現這樣的雜質的時候，最后采集到的時間差就會增大，可能是正向增大，也可能直接為負數，原因是在傳播過程中，不能確定是上游和下游中的哪一端檢測到了雜質，所以，哪怕是正向的流動的液體在檢測時，也可能得到負數的檢測結果。這時候，我們就可以根據檢測到的數據和我們理論上計算出來的時間差范圍做一個比較，如果不符合計算的范圍控制區間，可以直接濾除。

首波未達到TriggerLevel電壓，但是第二個波達到，滿足了檢測的條件，如圖4所示，最后讀取的檢測的結果是第二個波的時間，在最終計算時間差的時候，時間差有兩種結果，偏大和反向了，所以根據這個結果，也可以采用和上面相同的方法，通過設置與閾值，采用極值法濾除。

圖4 第二波檢測