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射线流动成像及其系统《资讯》

发布时间:2020-08-17 14:20:49 阅读: 来源:钢丝网厂家

2017-01-12 20:00:17来源: 贤集网

射线流动成像基本原理是射线穿过被测流体时的衰减与流体密度相关,通过测量穿透射线的衰减幅度可计算出被测流体的密度变化,进而获得相分布信息。由于射线在传播时不受到流动介质分布的影响,以直线方式传播,因此射线流动成像属于“硬场”成像。X射线成像是最早发展的也是迄今应用最为广泛的一种成像方法。

利用X射线在不同介质中的衰减特性,X射线流动成像可用于油-气-水三相流的流动过程可视化。为了提高X射线流动成像速度,Fischer等人提出一种高速X射线流动成像系统,利用电子枪产生150kV、5~10mA电子束聚焦激发钨靶产生X射线,可实现最高5000幅/s的扫描速度。γ射线与X射线不同,是原子衰变裂解时释放的射线,穿透力强,能量高,因此被广泛用于无损检测中。基于γ射线的流动成像可获得多相流相含率估计与流动过程的可视化。

核磁共振成像技术(magneticresonanceimaging,MRI)对被测对象的测量截面施加磁场,通过测量界面内不同介质材料核子激发信号的频率差异重建被测截面内的介质分布图像。适当选取磁场强度与激励频率,可使任何具有非零磁矩的核子产生激发信号。由于其具有较高的成像精度,因此可用于对分辨率要求较高的流动成像研究中,如气-液固三相流化床中的致密气泡的分布与尺寸成像。由于该方法需要把磁场控制在精确范围内,因此在有铁磁或顺磁材料出现时受到限制。射线流动成像技术具有很高的空间分辨率,但其造价高、结构复杂、且安全标准高,因此在一些快速工业过程中的应用受到限制。

γ射线与X射线对被测介质的密度(衰减率)敏感,因此对气相和液相的分布敏感;电学流动成像则对多相流介质的电学参数敏感,如ECT检测介电常数、ERT检测电导率,因此电学流动成像可以有效区分-液相中的油相与水相。此两类模态之间的测量信息互补,因此可利用射线的硬场测试数据补偿电学成像的非线性问题,利用电学流动成像补偿射线流动成像的检测速度慢问题,通过数据融合的方法获得更精确、更快速的图像重建结果。

Johansen等人设计了一套γ射线与ECT相结合的双模态流动成像系统,两模态的数据采集系统独立存在,可分别实现γ射线与ECT的单模态成像与双模态数据融合,达到30幅/s的数据采集速率。该系统的γ射线子系统采用5个低能γ射线源(500mCi241Am,59.5keV)与85个紧凑式接收端(5组,每组17个CdZnTe接收端),ECT子系统采用8个电极。

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