當微控制器設置SR鎖存器時，飛行時間（ToF）功能啟動，SR鎖存器開始在采樣保持積分器上累積電荷。同時，微控制器按PMUT設計的諧振頻率產生一系列脈沖（122kHz）。因為核心電源電壓為2.5V，而根據PMUT的要求必須升高至32V，所以使用電荷泵DC-DC轉換器和數字電平轉換器將脈沖放大至32V。換能器接收到信號脈沖，在罐體中產生壓力波，并在液體界面處反射回來（圖6）。
PMUT探測到該反射波后，在膜上產生峰值幅度約為500μV的電壓信號，該信號的延遲時間取決于壓力波傳播到液位頂部所需的時間和反射回PMUT的時間。
設計選用的儀表放大器的增益為70dB，放大器將PMUT信號放大并將其反饋至施密特觸發器。施密特觸發器內置有遲滯功能，當放大的反射信號上升到閾值電壓（VREF）1.25V以上時，會將SR鎖存器復位。鎖存器復位時還會鎖定采樣保持積分器，在壓力波穿過罐體中的空氣層并返回到PMUT所需的時間內，該采樣保持積分器已在其輸出電容器上累積了電荷。在微控制器之前的ADC會將積分器的輸出電壓轉換成到數字信號，該數值與飛行時間線性相關，并且可通過減法來計算罐內的液位。
執行初始系統仿真
啟動仿真時，S-Edit先創建完整的Verilog-AMS網表并將其傳遞給T-Spice。T-Spice自動添加模擬/數字連接模塊，然后對設計進行分區仿真。T-Spice對SPICE和Verilog-A進行模擬仿真并將RTL發送到ModelSim進行數字仿真。兩個仿真器都能自動調用，并且在仿真過程中，只要模擬/數字邊界發生信號變化，信號值就會在仿真器之間來回傳遞。這意味著，無論設計使用何種語言，設計人員都可以從S-Edit驅動仿真，并且設計會在仿真器之間自動分區。然后，設計人員可以使用ModelSim和T-Spice波形查看器進行結果交互。圖7顯示了仿真的結果。
第一個綠色波形顯示為頻率在122kHz的高壓脈沖。接下來，PMUT響應大約發生在初始脈沖后1.2ms，紅色波形顯示其在儀表放大器的輸入。假設空氣中的聲速為343m/s，這相當于液位在低于滿位的21cm處。第三個紫色波形顯示為SR鎖存器的輸出，當PMUT輸出電壓超過400μV（放大之前）時被觸發。最后藍色波形顯示為積分器的輸出，輸出先隨電壓的線性增加，直到SR鎖存器觸發使積分器保持。通過8位ADC將輸出轉換為數字信號，然后發送到微控制器計算液位。對于此設計，假定罐體總深度為2.1m。然后可以計算出最大的飛行時間為12.2ms，隨后對應產生積分器輸出為2.17V。這與設計所選ADC的最大輸入電壓（2.2V）接近。對于不同尺寸的儲存容器，儀表放大器的增益可以相應調整。
開發軟件
在微控制器上運行軟件，包括代碼，并周期性地將傳感器的輸出轉換為液體深度，并向監控系統報告任何顯著的液位變化。假設積分器和ADC近似線性相關，則可以使用線性斜率和截距將ADC的輸出轉換為時間。這些值先仿真，然后通過測量模擬仿真結果進行驗證。用飛行時間乘以空氣中的聲速（343m/s）可轉換為空氣的高度。最后，液位即為總罐體深度減去空氣的高度。
執行實際的系統仿真
因為我們已經驗證了MEMS換能器，并且我們希望能顯著節省仿真時間，我們使用Verilog行為模型來替代傳感器（圖8），該模型使用離散的仿真時間代替連續模擬采樣來進行數據采樣。
該模型與模擬傳感器行為非常匹配，為了更快地系統仿真，每隔1μs進行數據采樣，盡管ADC每次轉換需要12μs。圖9顯示了系統的仿真結果。記錄欄（A）顯示液位變化警告，波形（B）顯示與泄漏對應的液位和聲傳感器值。系統大部分仿真時間處于休眠狀態，定期醒來獲取深度讀數（C）。
下一步
接下來的步驟就是完善系統為其充實模擬部分，比如添加RF收發器、通信模塊和設備ID以便連接到Internet。另外，為系統和Web開發復雜的軟件，以拓展更多的可能性，包括潛在的：雙向通信（指導系統行動）、無線軟件更新、預防性維護和云服務。我們也可以更進一步，為系統添加溫度傳感器，以更好地校準測量結果。