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伽玛射线截面相关技术在精确流量测量中的应用研究

作　者: 高翔
导　师: 张锦荣；张培信
学　校: 中国原子能科学研究院
专　业: 核技术应用
关键词: 伽玛射线截面相关多相流测量同位素示踪密封源技术频谱分析滑移速度
分类号: TL99
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

本文内容包括流量测量现况，同位素示踪技术在管道流量测量方面的方法和应用，伽玛射线截面相关技术的原理、方法和应用；通过固液两相流现场实验，建立一套基于同位素示踪和密封源技术的相关流量测量方法，详细研究水力输运中固体成分的滑移速度规律；本文首次提出利用频谱分析和截面相关联用技术来处理数据，并取得较高的测量精度。流量计是工业用仪表的主要部分，而固液、固气、液气等多相流的测量是难点。虽然已开发了不少多相流流量计，但通用于各种具体的对象则很困难，精度也不高，难以满足工业生产的需要。利用互相关法结合传统的非接触测量方法，可以提高测量精度和数据处理速度。在英国、德国等发达国家，从1990年开始，每年都投入大量资金用于截面相关法应用研究，这当然和近十年来的计算机技术快速发展密切相关，作为虚拟仪器的一种数据处理方法，截面相关法在波形分析、延迟时间测量、图像探测等方面都非常有用。我国这方面的理论研究和实际应用较少，所以利用截面相关法测量管道流体流量是一种新的技术，尤其是结合同位素示踪技术，截面相关技术将传统的测量方法完善和提高。作为本文重点建立了一套利用同位素示踪和密封源技术来测量流量的方法。利用密封源透射法测量管道流体的瞬时密度截面，由于多相流中存在湍流和固体等大密度体的影响，造成密度截面随时间波动，而波动的密度截面在一定距离内保持相对稳定，这就为截面相关分析提供了可能。利用两个或多个射线探测器同时记录沿线各点的密度信息，储存在计算机内，进行频谱分析和截面相关运算，即可得出准确的渡越时间(通过时间)，进而计算出管道流体流量。通过现场实验，建立了一套基于同位素示踪和密封源技术的流量测量方法和测量装置，包括示踪剂的选取和用量估算，标记同位素的实验方法，并建立了一种计算机数据处理方法和程序，摸索出一套优化测量方法和数据处理技巧。通过水力输运实验，对水力输运垂直管道中的不同大小的固相物体(石块)的滑移速度进行了准确的测定，研究了滑移速度同管道水的流速的关系，从而为水力采矿输运提供了一种新的研究方法和有用数据，为节约能源和减少损耗，提高运输效率起到重要作用。中国原子能科学研究院硕十学位论文本文提出一种新的流量测量数据处理方法—利用频谱分析和截面相关联用技术。这是一种复合的计算机数据处理技术，优点在于结合了谱分析法的频域滤波的优点和截面相关算法快速准确的优点，具有抗干扰性强、计算准确快速的特点。通过几种方法的实验对比和验证，说明截面相关技术是比较先进的流量测量数据处理方法，而利用频谱分析的截面相关方法是在恶劣情况下精度最高的数据处理方法，管道流速测量精确度优于0.5%。最后的结论是:利用密封源技术和同位素示踪技术，和先进的截面相关数据处理方法，可以精确测定管道流量和两相流中固、液等各单相的流速，而且取得很高的测量精度。根据调研，本论文研究工作在国内属于首次。

全文目录

中文摘要  4-6
英文摘要  6-8
1 引言  8-17
  1.1 常用的流量计量设备分类简介  9-10
  1.2 多相流测量现状  10-11
  1.3 同位素示踪法测管道流量  11-14
  1.4 伽玛射线截面相关技术测量多相流流量简介  14-17
2 截面相关技术原理和应用  17-23
  2.1 互相关的数学原理  17-18
  2.2 互相关的时频变换和频域分析方法  18-21
  2.3 相关分析技术的应用  21-23
3 伽玛射线截面相关技术在同位素示踪流量测量中的应用  23-29
  3.1 同位素示踪流量测量误差分析  24
  3.2 在通过时间法中示踪剂波形分散的研究  24-26
  3.3 一种新的方法计算示踪剂通过时间  26-29
4 现场流量测量实验  29-38
  4.1 实验目的  30
  4.2 实验方法  30-31
  4.3 实验装置  31-33
  4.4 示踪剂的选取和用量计算  33-35
  4.5 固体成分的放射性标记  35-36
  4.6 密封源的准备和测量几何条件的设计  36-37
  4.7 实验步骤  37-38
5 实验数据处理和测量结果  38-52
  5.1 利用密封源截面相关技术测量管道固相成分流速  38-44
  5.2 利用示踪剂和标记石块宋研究固体颗粒的滑移速度  44-52
6 结论  52-54
7 致谢  54-55
8 参考文献  55-58
9 附录  58-69
  9.1 研究生在读期间发表的论文  58
  9.2 相关分析的软件介绍  58-62
  9.3 查新报告  62-69

伽玛射线截面相关技术在精确流量测量中的应用研究

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