[发明专利]一种基于PET-CT和DAS的多物理场成像方法与系统

权利要求书

1.一种基于PET-CT和DAS的多物理场成像方法，用于研究非金属材料内部的动态流固耦合作用，以研究水力压裂施工及其诱发地震的机理，其特征在于，所述成像方法包括：

步骤A：在待测非金属样品表面缠绕分布式光纤声波传感器，然后将待测非金属样品和分布式光纤声波传感器放置于压力装置内，其中，分布式光纤声波传感器为相位敏感光频域反射计，由二氧化硅制成，所述相位敏感光频域反射计的空间分辨率为10cm，并具有的应变分辨率和300Hz的振动采样率，以获取待测非金属样品内部由于流固耦合效应产生的动态振动信号；所述压力装置由聚醚醚酮加碳纤维的复合材料制成，所述复合材料在纯聚醚醚酮材料的基础上填充40％重量百分数的碳纤维；

步骤B：根据研究实验需求，利用由电脑远程控制的电动计量泵给待测非金属样品加载三轴压力，模拟不同的力学条件，以关注不同的力学情景下流体与固体之间发生相互作用的过程及物理响应的监测；实验人员在PET/CT设备间外根据实验需求通过电脑远程设置电动计量泵的压力并实时记录压力变化值；

步骤C：制备示踪剂流体，并稀释示踪剂流体；

步骤D：将稀释后的示踪剂流体通过由电脑远程控制的计量泵泵入待测非金属样品中；

步骤E：连续不间断地原位采集待测非金属样品内部结构的PET图像和CT图像；同时，利用分布式光纤声波传感器进行待测非金属样品内部声发射事件的实时监测；

步骤F：将连续拍摄获得的PET图像和CT图像进行融合，获得PET/CT图像；

步骤G：分析分布式光纤声波传感器监测所得的数据，进行声发射事件的定位，获取待测非金属样品内部损伤部位产生的时间与空间位置；以及

步骤H：结合连续原位动态的PET/CT图像和声发射事件的定位结果，分析应力加载下待测非金属样品内部流固耦合作用的机理；将声发射事件的空间位置信息投影到三维PET/CT图像中，分析待测非金属样品内部流固耦合作用过程。

2.根据权利要求1所述的基于PET-CT和DAS的多物理场成像方法，其特征在于：

在步骤A中，分布式光纤声波传感器等间距地缠绕在待测非金属样品表面上。

3.根据权利要求2所述的基于PET-CT和DAS的多物理场成像方法，其特征在于：

所述压力装置为正电子和X射线能够穿透的压力装置。

4.根据权利要求3所述的基于PET-CT和DAS的多物理场成像方法，其特征在于：

所述示踪剂流体为正电示踪剂流体。

5.一种基于PET-CT和DAS的多物理场成像系统，其特征在于，所述系统用于实施如权利要求1-4中任一项所述的基于PET-CT和DAS的多物理场成像方法。

6.根据权利要求5所述的基于PET-CT和DAS的多物理场成像系统，其特征在于，所述成像系统包括：

PET机，用于对待测非金属样品中示踪剂释放的电子进行扫描，获得待测非金属样品的内部图像；

CT机，用于获得待测非金属样品的CT图像；

分布式光纤声波传感监测系统，所述分布式光纤声波传感监测系统与分布式光纤声波传感器连接，用于分析获得的声发射监测数据，拾取数据突变点进行声发射定位，获得声发射事件的时空信息，对待测非金属样品的内部结构进行成像；

压力装置，用于放置待测非金属样品，并给待测非金属样品加载压力；

加载围压的电动计量泵、加载轴压的电动计量泵和加载示踪剂的电动计量泵；以及

压力加载控制系统，与加载围压的电动计量泵、加载轴压的电动计量泵和加载示踪剂的电动计量泵连接。

7.根据权利要求6所述的基于PET-CT和DAS的多物理场成像系统，其特征在于，所述压力装置(10)包括：

夹持器主体(11)，用于容纳待测非金属样品；

第一端盖(17)和第二端盖(18)，分别设置在夹持器主体(11)的两端上；

围压注入接口(14)，设置在第一端盖(17)和第二端盖(18)中的至少一个上；

轴压注入接口(15)，设置在第一端盖(17)和第二端盖(18)中的至少一个上；

示踪剂注入接口(16)，设置在夹持器主体(11)上；以及

压力传递芯杆(19)，设置在第一端盖(17)和第二端盖(18)之间，用于将轴压作用在待测非金属样品上。