[发明专利]一种采用正电子湮灭技术测量管道流量的方法

说明书

本发明涉及一种采用正电子湮灭技术测量管道流量的方法，属于流场测量技术领域。本方法是将正电子放射性标记物注入管道中，利用放射性核素衰变放射的正电子发生湮灭作用，通过探测器阵列及相关处理电路得到管道截面正电子核素分布的断层图像，进而通过图像处理得到被测管道内流体的截面流速分布及流量信息。本发明中的正电子放射性标记物能与流体在管道中一起流动；该方法可以用于化工厂高温高压强腐蚀环境下管道流量测量领域，实现流量的在线标定。

技术领域

本发明涉及一种采用正电子湮灭技术测量管道流量的方法，属于流场测量技术领域。

背景技术

在工业生产中，往往要对流量进行计量，或者想确定流体的流速，目前常用的是各种流量仪表，针对不同流体不同环境各有其优缺点。如超声波流量计是一种非接触式测量仪表，可用来测量不易接触、不易观察的流体流量和大管径流量。它不会改变流体的流动状态，不会产生压力损失，且便于安装。可以测量强腐蚀性流体和非导电流体的流量。超声波流量计测量的体积流量不受被测流体的温度、压力、粘度及密度等热物性参数的影响。可以做成固定式和便携式两种形式。但超声波流量计的温度测量范围不高，一般只能测量温度低于200℃的流体。抗干扰能力差。易受气泡、结垢、泵及其它声源混入的超声杂音干扰、影响测量精度。测量管道因结垢，会严重影响测量准确度，带来显著的测量误差，甚至在严重时仪表无流量显示。可靠性、精度等级不高（一般为1.5～2.5级左右），重复性差，使用寿命短，价格较高。

正电子是电子的反粒子，是人类发现的第一个反物质。 放射性核素发生衰变会放射出正电子，正电子进入物质在短时间内迅速慢化到热能区,同周围媒质中的电子相遇而湮没,全部质量(对应的能量为2mec2)转变成电磁辐射──湮没γ光子。50年代以来对低能正电子同物质相互作用的研究，表明正电子湮没特性同媒质中正电子—电子系统的状态、媒质的电子密度和电子动量有密切关系。随着亚纳秒核电子学技术、高分辨率角关联测量技术以及高能量分辨率半导体探测器的发展，可以对正电子的湮没特性进行精细的测量，从而使正电子湮没方法的研究和应用得到迅速发展。现在，正电子湮没技术已成为一种研究物质微观结构的新手段，而在流量测量领域尚属空白。

流体速度场及流量作为描述流体的基本物理量，它的精确测量具有尤为重要的意义。在工业管道中的流体，其同一个截面不同位置的速度往往是不同的，具有分布不均匀性，这主要是由于流动液体粘性的作用，因而管道截面的二维流场分布的获取十分重要，通过正电子湮灭技术能够重建出流体二维流速分布，进而获取流量信息。

发明内容

本发明针对现有管道流量常用测量方法，提出了一种采用正电子湮灭技术测量管道流量的方法，该方法可以实现高温高压强腐蚀环境下流量的在线标定。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种采用正电子湮灭技术测量管道流量的方法，包括以下步骤：

步骤1，在管道某处两侧放置一对平行的γ射线探测器阵列；

步骤2，在步骤1处下游距离L处的管道两侧放置一对同样的γ射线探测器阵列；

步骤3，将正电子放射性标记物注入管道中；

步骤4，利用正电子湮灭方法及图像处理方法得到管道截面的流速分布及流量信息。

作为本发明的一种优选技术方案：步骤1中γ射线探测器阵列采用的是平板形式，由多个探测器组成且与管道轴向垂直。

作为本发明的一种优选技术方案：所述探测器包括闪烁晶体和光电倍增管。

作为本发明的一种优选技术方案：步骤3中放射性标记物根据不同管道设备及流体进行选择。