[发明专利]超声波流量计动态补偿方法

说明书

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。

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