[发明专利]一种面向内燃机流场状态在线监测方法及装置

说明书

本发明属于工业流场状态在线监测技术领域，公开了一种面向内燃机流场状态在线监测装置，包括密封舱式γ光子探测系统和γ光子数据存储两部分，所述密封舱式γ光子探测系统是由若干γ光子探测器排布而成。本方案提供的一种面向内燃机流场状态在线监测方法及装置，通过物理/化学标记方式使燃油成为正电子发射源，以封闭舱式γ光子探测系统为检测实验平台，采用List‑Mode格式记录整个空间中的每个γ光子数据，提高γ光子采样效率，并对γ光子数据进行散射校正和噪声抑制，采用合适的算法，对处理后的γ光子数据进行三维图像重建，实现内燃机流场状态在线监测的目的，且不受内燃机材质、内部结构、高温等因素的影响，适合实际检测应用。

技术领域

本发明涉及工业流场状态在线监测技术领域，更具体地说，涉及一种面向内燃机流场状态在线监测方法及装置。

背景技术

1928年英国物理学家PaulA.M.Dirac在其著名的狄拉克方程中预言了带正电粒子的存在，直到1932年美国物理学家CarlD.Andeson和RobertA.Millikan在研究宇宙射线是电磁辐射还是粒子问题时，通过观察宇宙射线的运动轨迹，证实了Dirac预言的正电子的存在。正电子在自然状态下不稳定，与电子结合会发生湮没事件，产生γ光子，常规正电子的获取途径有两种：核素β+衰变和韧致辐射光子诱发正电子(PIPA)。核素β+衰变产生正电子方法：利用回旋加速器或反应堆生成缺中子的核素，如22Na，64Cu，58Co，18F，例如核素在医疗领域被广泛用来合成超短半衰期正电子显像剂，将核素标记到某些有机物溶液，生成半衰期为几分钟到几小时不等的正电子显像剂，如氟代脱氧葡萄糖、脂肪酸、蛋白质等，这些正电子显像剂可以被特定的人体器官吸收，并呈现出吸收部位的病变情况，根据器官对显像剂的吸收情况达到疾病诊断的目的，因该技术能够确诊早期癌症、肿瘤等疾病，从而被广泛用于医疗行业；韧致辐射光子诱发正电子湮没(PIPA)方法：利用能量为数十兆电子伏的直线加速器产生高能γ射线，经过准直处理后直接打入材料内部，并与材料内部的原子核产生轫致辐射，再通过电子对效应产生正电子，可用于工业材料内部原子结构特性检测。

1950年美国科学家David.E.Kurl首先提出正电子发射断层成像技术概念，利用γ光子探测系统记录正电子湮没产生的LoR数据，借助计算机图像重建技术，以三维图像呈现正电子的空间分布信息，形成了γ光子三维成像检测技术，1951年美国科学家WilliamH.Sweet宣布成功研制世界首台正电子发射成像仪，我国也在1986年在中国科学院高能物理研究所研制成功国内第一台正电子发射断层扫描仪。目前，γ光子三维成像技术应用方向主要集中在医学疾病诊断和治疗方面，直到2010年，国内外学者开始研究其在工业检测方面应用的可行性。

目前，基于激光技术和光谱知识的非接触式光学成像方法成为工业燃烧流场监测的主流技术(如：粒子成像测速技术、激光多普勒测速技术等)，这类检测技术受内燃机材质、内部结构、高温等因素的影响，在实际检测应用中存在很大局限性。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种面向内燃机流场状态在线监测方法及装置，通过物理/化学标记方式使燃油成为正电子发射源，以封闭舱式γ光子探测系统为检测实验平台，实现内燃机流场状态在线监测的目的。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种面向内燃机流场状态在线监测装置，包括密封舱式γ光子探测系统和γ光子数据存储两部分，所述密封舱式γ光子探测系统是由若干γ光子探测器排布而成，所述密封舱式γ光子探测系统两相邻接触面由实际需求数量的探测器组成的圆角连接，所述γ光子数据存储格式选用List-Mode格式。

优选的，所述密封舱式γ光子探测系统的六个面由实际需求数量的γ光子探测器组成的长方体、立方体或圆柱体。

一种面向内燃机流场状态在线监测方法，包括以下步骤：