CN105091970B - 超声波流量计动态补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波流量计动态补偿方法，包括测量时间动态周期补偿的步骤，进一步还包括对流体密度补偿的步骤，对超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差温度补偿的步骤，通过预先建立的标定系数查找表动态地查找标定系数的步骤以及多级动态补偿的流量计算的步骤；从而对阀门瞬间开关带来的水击效应或者管路中残存的气泡会引起超声传播时间测量有偏差的问题进行测量时间动态周期补偿；进一步的，对由温度引起的液体密度变化进行补偿；对处理线路盒内元器件温度变化影响的时间差基准进行温度补偿以及对非定值的标定系数建立查找表在流量计算时进行动态查找。
Description
技术领域
本发明涉及航天器推进技术领域，特别涉及一种超声波流量计动态补偿方法。
背景技术
航天器推进系统完成轨道转移、姿态控制和位置保持等在轨机动，推进剂对保证这些在轨机动任务的完成至关重要，因此非常有必要对在轨航天器的推进剂进行监测和预估。目前普遍使用的推进剂剩余量测量技术为气体状态方程法(PVT法)和记帐法(BK法)。由于贮箱形变、气体压缩因子和气体在液体中的溶解度、星上贮箱温度和压力采样不精确等因素的影响，PVT法的测量误差大于2％；BK法在实际应用时，需要引用推进系统的地面试验数据并有赖于星上推力器性能稳定，再加上空间环境、推力器性能变化等诸多因素的影响，BK法误差大于4％。
超声波流量计通过直接测量管路中超声波顺流方向和逆流方向传播时间来计算推进剂流速，从而换算成流量。具有结构简单、响应速度快、测量范围大、稳定性好、精度高等特点。航天器液体推进系统完成在轨机动(轨道转移、姿态控制、位置保持)和在轨加注等任务，超声波流量计以其高精度、无流体压力损失的特点在在轨机动和在轨加注中有显著的使用价值，另外还可应用于地面推力器点火脉冲流量测量。
广泛使用的超声传播时间差法是对接收到的超声波信号直接进行电压比较来测量超声波传播时间，继而计算流体的流速流量。实际应用时，若存在阀门瞬间开关带来的水击效应或者管路中残存气泡，则超声波传播信号会出现幅值增大或者减小，从而导致超声波传播时间测量出现异常变化，从而影响到流量测量精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种超声波流量计动态补偿方法，能够消除对阀门瞬间开关带来的水击效应或者管路中残存的气泡会引起的超声传播时间测量偏差，提高流量测量精度；
进一步的，能够消除由温度引起的液体密度变化所引入的流量计算偏差；
进一步的，能够消除处理线路盒内元器件温度变化影响的时间差基准偏移；
进一步的，能够对标定系数实现在查找表中动态查找，相对现有的采取固定标定系数的情况，提高流量计算精度。
本发明包括如下技术方案：
一种超声波流量计动态补偿方法，包括测量时间动态周期补偿的步骤，该步骤包括超声波顺流传播时间补偿和超声波逆流传播时间补偿，所述超声波顺流传播时间补偿包括:
(1)将前一次测量的超声波顺流传播时间记为Tuppre；
(2)检测接收信号中超过一预触发阈值后连续三个过零点脉冲上升沿作为停止计时使能信号，测得时间依次分别记为和
(3)本次测量超声波顺流传播时间记作Tup，Tup的初始值取然后进行判断：
如果Tup大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup，则将本次测量超声波顺流传播时间Tup的取值直接确定为其中tup为超声波顺流传播时间变化量的阈值；
否则进行Tup动态周期补偿，包括：
如果Tup小于Tuppre-tup，则计算第n次迭代的传播时间Tup(n)，
如果Tup大于Tuppre+tup，则计算第n次迭代的传播时间Tup(n)，
其中n表示迭代次数，为1，2，3…..，当第n次迭代所得Tup(n)满足大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup的条件时，停止迭代并将本次测量超声波顺流传播时间Tup的取值确定为该Tup(n)，当第n次迭代所得Tup(n)不满足大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup的条件时，则令n增加1，重新计算Tup(n)；
所述超声波逆流传播时间补偿采用与所述超声波顺流传播时间补偿相同的方式进行补偿。
进一步的，所述超声波流量计动态补偿方法还包括对流体密度进行补偿的步骤，包括：
(1)通过对超声波流量计测量管路液体进行温度场仿真，确定测温热敏电阻安装的位置，测得管路温度T1；
(2)对所测温度值T1进行修正后，对流体密度进行修正补偿得到补偿后的流体密度ρ(T1)。
进一步的，所述流体为四氧化二氮，其流体密度修正补偿得到补偿后的ρ(T1)四氧化二氮为：
ρ(T1)四氧化二氮＝2174.4-2.489×(T1+T'四氧化二氮)
其中，T'四氧化二氮为四氧化二氮流体时，对所测温度T1的修正系数，取值0.28。
进一步的，所述超声波流量计动态补偿方法还包括对超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差进行温度补偿的步骤，包括：
(1)测得线路盒内部温度T2；
(2)根据所述测得的线路盒内部温度T2，计算超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差基准补偿量Δ(Tdown-Tup)(T2)：
(3)利用该补偿量进一步获得温度补偿后的超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差(Tdown-Tup)(T2)：
(Tdown-Tup)(T2)＝(Tdown-Tup)+Δ(Tdown-Tup)(T2)
其中，Tdown为超声波逆流传播时间。
进一步的，所述超声波流量计动态补偿方法还包括通过预先建立的标定系数查找表动态地查找标定系数的步骤，包括：使用流量标准器对超声波流量计进行多量程段标定，并对标定结果进行拟合插值，建立标定系数k的标定系数查找表，在计算流体流量时，动态地从该表中查找对应的k值记作ki。
进一步的，以0.1g/s为间隔建立所述标定系数k的所述标定系数查找表。
进一步的，还包括流量计算的步骤，所述流量计算的计算式为：
其中，Q为动态补偿后的流量，ρ(T1)为温度补偿后的流体密度，D为管路直径，ki为计算流体流量时从预先建立的标定系数查找表中查得的标定系数，L为管路长度，(Tdown-Tup)(T2)为温度补偿后的超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差，Tup为超声波逆流传播时间，Tdown为超声波逆流传播时间，T1为管路温度，T2为线路盒内部温度。
一种超声波流量计多级动态补偿方法，包括以下步骤：
(1)测量超声波顺流传播时间Tup和超声波逆流传播时间Tdown；
(2)检验Tup和Tdown分别是否满足预设条件，若不满足则分别进行Tup动态周期补偿和Tdown动态周期补偿；
(3)利用测量的线路盒内部温度进行超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差温度补偿；
(4)测量管路温度；
(5)利用所测管路温度进行流体密度补偿；
(6)从预先建立的标定系数查找表中动态查找标定系数ki；
(7)计算多级动态补偿的流量。
进一步的，所述预设条件包括：
Tup预设条件：Tup大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup
Tdown预设条件：Tdown大于Tdownpre-tdown且小于Tdownpre+tdown
其中Tuppre为前一次测量的超声波顺流传播时间，tup为超声波顺流传播时间变化量的阈值；
Tdownpre为前一次测量的超声波逆流传播时间，tdown为超声波逆流传播时间变化量的阈值。
进一步的，所述Tup动态周期补偿采用前述的Tup动态周期补偿，所述Tdown动态周期补偿采用与所述Tup动态周期补偿相同的方式进行补偿。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明发现了因水击效应或者残存气泡引起超声波信号幅值变化导致传播时间测量出现偏差，进而引入了测量时间动态周期补偿消除该偏差，使得传播时间数据平滑，极大提高了超声波流量计的应用能力；
2.本发明进一步引入温度补偿流体密度，针对推进剂不能直接测量温度的情况，仿真优化了测温位置，实现对推进剂温度实时测量并补偿流体密度ρ，提高了流量测量的精度；
3.本发明进一步指出线路盒内温度生变化导致超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差Tdown-Tup变化，从而引起测量零点基准的变化，通过对时间差Tdown-Tup进行温度补偿，进而消除因温度变化导致时间差基准偏移，实现了零点的稳定性。
4.本发明通过引入的多测量段标定拟合，并通过研究选取一个精细的、适当的间隔换算成标定系数查找表，以在计算时动态查找对应标定系数，避免了采用固定标定系数带来的流量计算偏差，进一步提高了流量测量的精度。
附图说明
图1为超声波信号检测原理图；
图2(a)为本发明超声波正常情况下多停止计时使能脉冲原理图；
图2(b)为本发明超声波幅值变化情况下多停止计时使能脉冲原理图；
图3为本发明超声波流量计多级动态补偿流程图。
具体实施方式
下面就结合附图对本发明做进一步介绍。
测量时间动态周期补偿
超声波流量计测量超声波传播时间是通过检测接收信号中预触发阈值后过零点来作为停止计时使能信号的，如图1所示。但管路中流体流动时流场比较复杂，瞬间开关阀门带来的水击效应或者管路中残存的气泡会使得超声波出现幅值变化，进而造成检测的停止计时使能信号超前或者延后。图1中虚线部分示意了超声波幅值变小后停止使能信号延后的情况，而此延后会使得测得的Tup和Tdown出现很大的偏差。本发明发现超声波信号传播过程中的波动带来测量时间的大幅变化，进而提出对测量时间引入动态补偿，从而提高超声波流量计计算得到流量值的测量的精度。
本发明设计基于检测多个停止计时使能来对Tup和Tdown进行动态补偿。以顺流传播时间测试为例，将信号检测原理更改为检测接收信号中超过一预触发阈值后连续三个过零点脉冲上升沿作为停止计时使能信号，测得时间依次分别记为和如图2(a)和图2(b)所示。记前一次测量的顺流传播时间Tuppre，tup为超声波顺流传播时间变化量的阈值，取值为流量计最大流速时超声波顺流传播时间变化量的1.5倍，所述时间变化量是指最大流速时超声波顺流传播时间相对于流体静止时超声传播时间而言的变化量。本次测量超声波顺流传播时间记作Tup，Tup的初始值取然后进行判断：
如果Tup大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup，则将本次测量超声波顺流传播时间Tup的取值直接确定为
否则进行Tup动态周期补偿，包括：
如果Tup小于Tuppre-tup，则计算第n次迭代的传播时间Tup(n)，
如果Tup大于Tuppre+tup，则计算第n次迭代的传播时间Tup(n)，
其中n表示迭代次数，为1，2，3…..，当第n次迭代所得Tup(n)满足大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup的条件时，停止迭代并将本次测量超声波顺流传播时间Tup的取值确定为该Tup(n)，当第n次迭代所得Tup(n)不满足大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup的条件时，则令n增加1，重新计算Tup(n)。
逆流传播时间补偿方法与顺流传播时间补偿方法相同：
逆流传播时间测试时，将信号检测原理更改为检测接收信号中超过一预触发阈值后连续三个过零点脉冲上升沿作为停止计时使能信号，测得时间依次分别记为和记前一次测量的逆流传播时间Tdownpre，tdown为超声波逆流传播时间变化量的阈值，取值为流量计最大流速时超声波逆流传播时间变化量的1.5倍，所述时间变化量是指最大流速时超声波逆流传播时间相对于流体静止时超声传播时间而言的变化量。本次测量超声波逆流传播时间记作Tdown，Tdown的初始值取然后进行判断：
如果Tdown大于Tdownpre-tdown且小于Tdownpre+tdown，则将本次测量超声波逆流传播时间Tdown的取值直接确定为
否则进行Tdown动态周期补偿：
如果Tdown小于Tdownpre-tdown，则计算第n次迭代的传播时间Tdown(n)，
如果Tdown大于Tdownpre+tdown，则计算第n次迭代的传播时间Tdown(n)，
其中n表示迭代次数，为1，2，3…..，当第n次迭代所得Tdown(n)满足大于Tdownpre-tdown且小于Tdownpre+tdown的条件时，停止迭代并将本次测量超声波逆流传播时间Tdown的取值确定为该Tdown(n)，当第n次迭代所得Tdown(n)不满足大于Tdownpre-tdown且小于Tdownpre+tdown的条件时，则令n增加1，重新计算Tdown(n)。
除传播时间外，超声波流量计需引入液体密度ρ和标定系数(包含流体力学修正和误差标定)k计算质量流量。在通常工业用超声波流量计测量时，ρ和k一般为固定值，然而本发明指出对于航天高精度应用要求，需对ρ和k进行精确取值，以保证流量测量的高精度。液体密度ρ是随温度变化的；随着流量变化，标定系数k也有所不同，本发明提出对液体密度ρ进行补偿的方案和建立标定系数查找表以在计算时动态查找对应标定系数的方案，以进一步提高流量测量的精度。
另外，本发明进一步指出处理线路盒内存在电源芯片及其他发热量大的芯片，流量计工作时线路盒内温度会发生变化，从而引起激励和接收线路元器件性能发生差异会导致超声波顺流传播时间Tup和超声波逆流传播时间Tdown变化不同步，从而导致超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差Tdown-Tup有细微的变化，从而引起测量零点基准的变化，因而本发明进一步提出对逆流超声传播时间Tdown顺流超声传播时间Tup的时间差进行修正，以一步提高流量测量的精度。
流体密度温度补偿
流体的密度与流体内部温度相关，不同的流体密度与流体内部温度之间具有不同的关系，应用中通常通过直接测量流体内部温度，通过该流体密度与内部温度之间的关系式进而获取该流体密度。而航天器推进剂具有强腐蚀性，不能直接使用接触式测量液体温度，而非接触测量获得的温度值存在一定的误差。对此，提出通过对超声波流量计测量管路液体进行温度场仿真，确定测温热敏电阻安装的位置，包括：
(1)建立超声波流量计的ProE三维几何模型，并对模型进行结构化网格的划分；
(2)建立超声波流量计的物理模型。给定速度入口及自由出流边界条件，设置壁面及内部流体的初始温度条件及各物性参数值；
(3)使用Fluent软件对所建立的模型进行流动及传热情况的仿真模拟，监视流量计内部的流体温度和壁面温度的变化过程；
(4)将壁面温度响应度最高的点作为测温热敏电阻安装位置。
进而测得温度T1，再经测量标定和仿真拟合获得所测温度T1与流体内部温度之间的修正系数T'，利用该修正系数对所测温度T1进行修正(如T1+T')后，代入对应的该流体密度与温度关系式，得到通过所测温度值T1对流体密度进行的修正补偿得到补偿后的流体密度ρ(T1)。
以四氧化二氮作为测量液体为例，则其密度修正补偿ρ(T1)四氧化二氮为：
ρ(T1)四氧化二氮＝2174.4-2.489×(T1+T'四氧化二氮)
其中，T'四氧化二氮为四氧化二氮流体时，对所测温度T1的修正系数，取值0.28。
时间差温度补偿
处理线路盒内存在电源芯片及其他发热量大的芯片，流量计工作时线路盒内温度会发生变化，从而引起激励和接收线路元器件性能发生差异会导致Tup和Tdown变化不同步，从而导致Tdown-Tup有细微的变化，引起了测量零点基准的变化。为了实现高稳态基准的测量，通过对线路盒内部进行温度场仿真和器件布置优化，设置测温热敏电阻测量线路盒内部温度T2，使用高低温箱在线路盒工作温度范围内对Tdown-Tup和温度关系进行标定，包括：
(1)将线路盒放置在高低温箱内；
(2)将线路盒工作温度范围内间隔5℃分为p个标定点；
(3)设置高低温箱分别在第i个标定点温度稳定(i＝1，2，…p)，测量(Tdown-Tup)i；
通过对p个标定的(Tdown-Tup)i进行插值拟合形成时间差基准补偿量Δ(Tdown-Tup)(T2)：
利用该补偿量进一步获得时间差温度补偿(Tdown-Tup)(T2)：
(Tdown-Tup)(T2)＝(Tdown-Tup)+Δ(Tdown-Tup)(T2)
标定系数的动态查找
标定系数补偿包含了因流场状态(层流、湍流和过渡区)和流量管路加工误差(长度、内径等)引入的补偿，相应地，标定系数受流场状态Re、测量管路长度L和内径D等参数影响。使用流量标准器对超声波流量计进行多量程段标定，包括：
(1)将超声波流量计置入流量标定系统中；
(2)将超声波流量计流量测量范围以间隔10g/s分为h个标定点；
(3)设置流量标定系统流量为第i个标定点(i＝1，2，…h)，分别记录流量标准器数值和超声波流量计数值；
对h个标定结果进行拟合插值，以一个适当的间隔换算成标定系数查找表，在计算流体流量q时，以不考虑标定系数k(或先令标定系数k＝1)而计算得到的流体流量q’为入口查找该表中对应的ki，再利用该ki值计算考虑标定系数k的流体流量q，避免了采用固定k值带来的流量计算偏差，提高了流量测量精度。所述适当的间隔优选0.1g/s，本发明经研究发现0.1g/s的间隔设置既有利于实际应用中ki值的查找，又避免因间隔过于宽泛而导致的计算精度偏差。
多级动态补偿的流量计算
本发明进一步提出了超声波流量计流量计算的多级动态补偿，分别在传播时间测量、传播时间差计算、密度和标定系数等各个环节引入补偿，从而提高流量计算的精度。
多级动态补偿的流量计算公式为：
其中，Q为动态补偿后的流量，ρ(T1)为温度补偿后的流体密度，D为管路直径，ki为计算流体流量时从预先建立的标定系数查找表中查得的标定系数，L为管路长度，(Tdown-Tup)(T2)为温度补偿后的超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差，Tup为超声波逆流传播时间，Tdown为超声波逆流传播时间，T1为管路温度，T2为线路盒内部温度。
实施例
利用超声波流量计对航天器推进剂流量Q进行测量，并对该测量的超声波流量计进行多级动态补偿，航天器推进剂采用四氧化二氮流体；参见图3，先上游超声换能器发射信号，下游超声换能器接收到接收信号，检测接收信号中超过一预触发阈值后连续三个过零点脉冲上升沿作为停止计时使能信号，测得时间依次分别记为和本次测量超声波顺流传播时间记作Tup，Tup的初始值取再下游超声换能器发射信号，上游超声换能器接收到接收信号，检测接收信号中超过一预触发阈值后连续三个过零点脉冲上升沿作为停止计时使能信号，测得时间依次分别记为和本次测量超声波逆流传播时间记作Tdown，Tdown的初始值取根据前一次测量值Tuppre、Tdownpre和阈值tup、tdown确定本次测量时间的正常值范围(即预设条件)，根据Tup和Tdown分别是否满足该正常值范围，如果满足则将Tup的取值直接确定为和将的Tdown取值直接确定为若不满足则分别对Tup和Tdown进行Tup动态周期补偿和Tdown动态周期补偿。采集线路盒内部温度T2进行时间差基准补偿得到补偿后的温度差(Tdown-Tup)(T2)，采集测量管路温度T1进行流体密度补偿得到补偿后的流体密度ρ(T1)，使用预先建立的标定系数查找表动态查找确定标定系数k的取值ki，利用多级动态补偿的流量计算公式计算流量Q。
其中，Tup正常值范围为：Tup大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup；
Tdown正常值范围为：Tdown大于Tdownpre-tdown且小于Tdownpre+tdown。
其中，所述Tup动态周期补偿包括：
如果Tup小于Tuppre-tup，则计算第n次迭代的传播时间Tup(n)，
如果Tup大于Tuppre+tup，则计算第n次迭代的传播时间Tup(n)，
其中n表示迭代次数，为1，2，3…..，当第n次迭代所得Tup(n)满足大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup的条件时，停止迭代并将本次测量超声波顺流传播时间Tup的取值确定为该Tup(n)，当第n次迭代所得Tup(n)不满足大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup的条件时，则令n增加1，重新计算Tup(n)。
所述Tdown动态周期补偿包括：
如果Tdown小于Tdownpre-tdown，则计算第n次迭代的传播时间Tdown(n)，
如果Tdown大于Tdownpre+tdown，则计算第n次迭代的传播时间Tdown(n)，
其中n表示迭代次数，为1，2，3…..，当第n次迭代所得Tdown(n)满足大于Tdownpre-tdown且小于Tdownpre+tdown的条件时，停止迭代并将本次测量超声波逆流传播时间Tdown的取值确定为该Tdown(n)，当第n次迭代所得Tdown(n)不满足大于Tdownpre-tdown且小于Tdownpre+tdown的条件时，则令n增加1，重新计算Tdown(n)。
其中，时间差基准补偿的步骤包括：
(1)将线路盒放置在高低温箱内；
(2)将线路盒工作温度范围内间隔5℃分为p个标定点；
(3)设置高低温箱分别在第i个标定点温度稳定(i＝1，2，…p)，测量(Tdown-Tup)i；
通过对p个标定的(Tdown-Tup)i进行插值拟合形成时间差基准补偿量Δ(Tdown-Tup)(T2)：
利用该补偿量进一步获得时间差温度补偿(Tdown-Tup)(T2)：
(Tdown-Tup)(T2)＝(Tdown-Tup)+Δ(Tdown-Tup)(T2)
其中，流体密度补偿的步骤包括：
(1)建立超声波流量计的ProE三维几何模型，并对模型进行结构化网格的划分；
(2)建立超声波流量计的物理模型。给定速度入口及自由出流边界条件，设置壁面及内部流体的初始温度条件及各物性参数值；
(3)使用Fluent软件对所建立的模型进行流动及传热情况的仿真模拟，监视流量计内部的流体温度和壁面温度的变化过程；
(4)将壁面温度响应度最高的点作为测温热敏电阻安装位置。
进而测得温度T1，再经测量标定和仿真拟合获得所测温度T1与流体内部温度之间的修正系数T'，利用该修正系数对所测温度T1进行修正后，代入对应的该流体密度与温度关系式，得到通过所测温度值T1对流体密度进行的修正补偿得到补偿后的四氧化二氮流体密度ρ(T1)四氧化二氮。
ρ(T1)四氧化二氮＝2174.4-2.489×(T1+T'四氧化二氮)
其中，T'四氧化二氮为四氧化二氮流体时，对所测温度T1的修正系数，取值0.28。
其中，使用标定系数查找表确定ki的步骤包括：
(1)将超声波流量计置入流量标定系统中；
(2)将超声波流量计流量测量范围以间隔10g/s分为h个标定点；
(3)设置流量标定系统流量为第i个标定点(i＝1，2，…h)，分别记录流量标准器数值和超声波流量计数值；
对h个标定结果进行拟合插值，以0.1g/s的间隔换算成标定系数查找表，在计算流体流量Q时，以不考虑标定系数k(或先令标定系数k＝1)而计算得到的流体流量Q'为入口查找该表中对应的ki，再利用该ki值计算考虑标定系数k的流体流量Q。
本实施例经过综合各参数的多级动态补偿后，从而使流量测量精度达到0.5％。
发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
Claims (10)
1.一种超声波流量计动态补偿方法，其特征在于包括测量时间动态周期补偿的步骤，该步骤包括超声波顺流传播时间补偿和超声波逆流传播时间补偿，所述超声波顺流传播时间补偿包括:
(1)将前一次测量的超声波顺流传播时间记为Tuppre；
(2)检测接收信号中超过一预触发阈值后连续三个过零点脉冲上升沿作为停止计时使能信号，测得时间依次分别记为和
(3)本次测量超声波顺流传播时间记作Tup，Tup的初始值取然后进行判断：
如果Tup大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup，则将本次测量超声波顺流传播时间Tup的取值直接确定为其中tup为超声波顺流传播时间变化量的阈值；
否则进行Tup动态周期补偿，包括：
如果Tup小于Tuppre-tup，则计算第n次迭代的传播时间Tup(n)，
如果Tup大于Tuppre+tup，则计算第n次迭代的传播时间Tup(n)，
其中n表示迭代次数，为1，2，3…..，当第n次迭代所得Tup(n)满足大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup的条件时，停止迭代并将本次测量超声波顺流传播时间Tup的取值确定为该Tup(n)，当第n次迭代所得Tup(n)不满足大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup的条件时，则令n增加1，重新计算Tup(n)；
所述超声波逆流传播时间补偿采用与所述超声波顺流传播时间补偿相同的方式进行补偿。
2.如权利要求1所述的超声波流量计动态补偿方法，其特征在于：所述超声波流量计动态补偿方法还包括对流体密度进行补偿的步骤，包括：
(1)建立超声波流量计的ProE三维几何模型，并对模型进行结构化网格的划分；建立超声波流量计的物理模型， 给定速度入口及自由出流边界条件，设置壁面及内部流体的初始温度条件及各物性参数值；使用Fluent软件对所建立的模型进行流动及传热情况的仿真模拟，监视流量计内部的流体温度和壁面温度的变化过程；将壁面温度响应度最高的点作为测温热敏电阻安装位置；测得管路温度T1；
(2)对所测温度值T1进行修正后，对流体密度进行修正补偿得到补偿后的流体密度ρ(T1)。
3.如权利要求2所述的超声波流量计动态补偿方法，其特征在于：
所述流体为四氧化二氮，其流体密度修正补偿得到补偿后的ρ(T1)四氧化二氮为：
ρ(T1)四氧化二氮＝2174.4-2.489×(T1+T'四氧化二氮)
其中，T'四氧化二氮为四氧化二氮流体时，对所测温度T1的修正系数，取值0.28。
4.如权利要求1-3中任一所述的超声波流量计动态补偿方法，其特征在于：所述超声波流量计动态补偿方法还包括对超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差进行温度补偿的步骤，包括：
(1)测得线路盒内部温度T2；
(2)根据所述测得的线路盒内部温度T2，计算超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差基准补偿量Δ(Tdown-Tup)(T2)：
(3)利用该补偿量进一步获得温度补偿后的超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差(Tdown-Tup)(T2)：
(Tdown-Tup)(T2)＝(Tdown-Tup)+Δ(Tdown-Tup)(T2)
其中，Tdown为超声波逆流传播时间。
5.如权利要求1或2中任一所述的超声波流量计动态补偿方法，其特征在于：所述超声波流量计动态补偿方法还包括通过预先建立的标定系数查找表动态地查找标定系数的步骤，包括：使用流量标准器对超声波流量计进行多量程段标定，并对标定结果进行拟合插值，建立标定系数k的标定系数查找表，在计算流体流量时，动态地从该表中查找对应的k值记作ki。
6.如权利要求5所述的超声波流量计动态补偿方法，其特征在于以0.1g/s为间隔建立所述标定系数k的所述标定系数查找表。
7.如权利要求1或2所述的超声波流量计动态补偿方法，其特征在于：还包括流量计算的步骤，所述流量计算的计算式为：
其中，Q为动态补偿后的流量，ρ(T1)为温度补偿后的流体密度，D为管路直径，使用流量标准器对超声波流量计进行多量程段标定，并对标定结果进行拟合插值，建立标定系数k的标定系数查找表，在计算流体流量时，动态地从该表中查找对应的k值记作ki，L为管路长度，(Tdown-Tup)(T2)为温度补偿后的超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差，其中(Tdown-Tup)(T2)＝(Tdown-Tup)+Δ(Tdown-Tup)(T2)，Tup为超声波逆流传播时间，Tdown为超声波逆流传播时间，T1为管路温度，T2为线路盒内部温度。
8.一种超声波流量计多级动态补偿方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)测量超声波顺流传播时间Tup和超声波逆流传播时间Tdown；
(2)检验Tup和Tdown分别是否满足预设条件，若不满足则通过迭代计算分别进行Tup动态周期补偿和Tdown动态周期补偿；
(3)利用测量的线路盒内部温度进行超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差温度补偿；(Tdown-Tup)(T2)为温度补偿后的超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差，其中(Tdown-Tup)(T2)＝(Tdown-Tup)+Δ(Tdown-Tup)(T2)，
(4)测量管路温度；
(5)利用所测管路温度进行流体密度补偿；
(6)使用流量标准器对超声波流量计进行多量程段标定，并对标定结果进行拟合插值，建立标定系数k的标定系数查找表，在计算流体流量时，动态地从该表中查找对应的k值记作ki；
(7)采用公式计算多级动态补偿的流量，其中，Q为动态补偿后的流量，ρ(T1)为温度补偿后的流体密度，D为管路直径，ki为计算流体流量时从预先建立的标定系数查找表中查得的标定系数，L为管路长度，(Tdown-Tup)(T2)为温度补偿后的超声波逆流传播时间与超声波顺流传播时间的时间差，Tup为超声波逆流传播时间，Tdown为超声波逆流传播时间，T1为管路温度，T2为线路盒内部温度。
9.如权利要求8所述的超声波流量计多级动态补偿方法，其特征在于所述预设条件包括：
Tup预设条件：Tup大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup
Tdown预设条件：Tdown大于Tdownpre-tdown且小于Tdownpre+tdown
其中Tuppre为前一次测量的超声波顺流传播时间，tup为超声波顺流传播时间变化量的阈值；
Tdownpre为前一次测量的超声波逆流传播时间，tdown为超声波逆流传播时间变化量的阈值。
10.如权利要求8或9所述的超声波流量计多级动态补偿方法，其特征在于所述Tup动态周期补偿方法包括如下步骤：
(1)将前一次测量的超声波顺流传播时间记为Tuppre；
(2)检测接收信号中超过一预触发阈值后连续三个过零点脉冲上升沿作为停止计时使能信号，测得时间依次分别记为和
(3)本次测量超声波顺流传播时间记作Tup，Tup的初始值取然后进行判断：
如果Tup大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup，则将本次测量超声波顺流传播时间Tup的取值直接确定为其中tup为超声波顺流传播时间变化量的阈值；
否则进行Tup动态周期补偿，包括：
如果Tup小于Tuppre-tup，则计算第n次迭代的传播时间Tup(n)，
如果Tup大于Tuppre+tup，则计算第n次迭代的传播时间Tup(n)，
其中n表示迭代次数，为1，2，3…..，当第n次迭代所得Tup(n)满足大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup的条件时，停止迭代并将本次测量超声波顺流传播时间Tup的取值确定为该Tup(n)，当第n次迭代所得Tup(n)不满足大于Tuppre-tup且小于Tuppre+tup的条件时，则令n增加1，重新计算Tup(n)；
所述超声波逆流传播时间补偿采用与所述超声波顺流传播时间补偿相同的方式进行补偿。
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