超声波脉冲计数法主要原理是，发射信号时同步脉冲计数，接收信号波的时候关闭脉冲计数器，但是此时可能不是整数个脉冲，所以用到了锁相环的技术，即输出波形与脉冲通过鉴相器比较相位是否一致，不一致的话比较结果控制VCO压频振荡器，是相位慢慢减少，锁相环稳定的时候，相位一致，传输时间正好是整数，通过读取VCO频率获得时间差。这要求VCO的频率范围很大，VCO的震荡频率也在某一中心震荡，所以也存在误差。
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波发射的时刻保持一致，我们利用该计数脉冲同时作为换能器的激励脉冲，这样就可以保证开始时刻的一致性。当超声波传到接收换能器时，接收换能器将产生一个电信号，我们称之为接收信号，然后通过硬件电路对该信号进行处理，以获得计数停止信号，至此计时过程结束。然后读取计得的脉冲个数n，知道计数脉冲的频率f，可得时间t=n/f。通过硬件计数器对脉冲计数所得计数值一定为整数，这样便带来问题，当计数停止信号与计时脉冲不同相时，实际被测时间是非整数个脉冲，误差便产生了。该种方法想要的理想情况如图所示，即要求计数停止信号与计时脉冲同相，计得脉冲数刚好为整数，由于计时停止信号的相位无法确定，所以计数脉冲的频率就不能设为一个固定值，为此人们便将锁相环技术应用进来，以实时修正技术脉冲频率，减小测时误差，这便是下面将要讲述的锁相环路法。
参考：硕士论文《超声波热量表的设计和研发》
参考：硕士论文《超声波热量表的设计和研发》