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基于γ射线的多相流检测系统
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:光谱学与光谱分析
  • 时间:0
  • 页码:1998-2002
  • 语言:中文
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中国民航大学航空自动化学院,天津300300, [2]天津大学电气自动化学院,天津300072
  • 相关基金:国家自然科学重点基金项目(60532020),国家自然科学基金重大国际合作项目(60820106002),中国自然科学基金委员会与中国民用航空总局联合项目(60672170)和中国民航大学启动基金项目(08QD01S)资助
  • 相关项目:老龄飞机大结构件腐蚀损伤无损检测技术研究
中文摘要:

多相流体特征参数的准确测量是国际上亟待发展的探索性研究课题,断层成像技术是多相流检测技术的一个重要研究方向。本系统利用射线透射原理,结合多相流复杂多变的流动特性,设计了基于γ射线的多相流在线检测系统。该系统由探测单元、数据采集及信号处理单元、计算机图像重建单元三部分组成,其中探测单元采用5个能量为59.5 keV的241Am源,5组CdZnTe半导体探测器阵列均匀分布于管道截面实现实时同步检测。为提高探测精度,设计了由低噪声电荷灵敏前置放大单元、具有零极点相消的低噪声主放大单元以及滤波单元组成的低噪声探测电路。测试结果表明,常温下系统对于59.5 keV的241Am源,其能量分辨率为4.38%。应用实验测试数据,利用滤波反投影算法对多相流的典型流型进行了图像重建,实验表明该系统的有效性。

英文摘要:

In the present paper, a gamma-ray based on-line detection system was designed for multi-phase flow measurement, where the complicated fluid property of multi-phase flow can be studied by using the principle of ray transmission. The system is made up of three parts, i. e. , the sensing unit, the signal conditioning & processing unit and the computer imaging unit. The sensing unit consists of five ^241Am sources with principal energy of 59.5 keV and five sets of CAZnTe semiconductor detectors by using the Geant 4 simulating software toolkits. The sources and detectors are mounted equally at the cross section of pipeline to detect different phase medium simultaneously. This function of the system guarantees the real-time performance of the on--line detecting. In order to improve the accuracy of the probe, a low noise probe circuit was designed, including a low noise chargesensitive preamplifier, a low noise amplifier, filter circuit and an eliminated zero-poles circuit. Some of the emitted gamma-ray photons from the radiation sources are detected by the sensing element, where the photo energy is transferred into electrical energy by using CdZnTe semiconductor detectors. The output of the sensing element is sent to the signal conditioning & proeessing unit, which is amplified and filtered to be a level-discriminated signal. Finally, the output of the signal conditioning & processing unit is sent to the computer imaging unit, in which the 2D images are reconstructed by using a certain reeonstruetion algorithm. Under the normal temperature, the system performs the test of energy spectrum and then it has better energy resolution about 4. 38% for ^241 Am 59.5 keV. The result reveals that our system has higher probe accuracy. Using experimental data, the images are reeonstructed with Filter back projection (FBP) reconstruction algorithm. Images of high quality are achieved.

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期刊论文 198 会议论文 48 获奖 1 专利 12
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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40642