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X射线多道能谱分析技术研究

发布时间:2020-03-22 11:25
【摘要】:为了实现对油气水三相流相含率的测量,本文研究了X射线多道能谱分析的原理,建立了油气水三相流等效模型,根据X射线透射介质时的衰减规律,推导了油气水相含率计算公式。利用蒙特卡罗仿真软件MCNP5对实际油气水三相流模型进行了仿真,并根据推导出的公式计算出油气水相含率,分析了计算结果。所设计的X射线多道能谱分析系统主要包括X射线发生部分和X射线探测及多道能谱分析部分,发生部分由高压源、灯丝电流源和X射线管构成。高压源为X射线管阴阳两极间提供直流高压,灯丝电流源提供灯丝电流产生电子,选用钨靶和钼靶X射线管产生高低两种能级X射线。高压源采用全桥式谐振变换器和倍压整流电路为主体,结合反馈控制电路,输出稳定的直流高压。灯丝电流源采用Buck型开关电源结构,结合采样反馈电路,输出稳定的电流。经实际X射线管测试,高压源能输出最高80kV可调直流电压,灯丝电流源能输出0.8-2.0A电流,符合X射线产生要求。X射线探测及多道能谱分析部分用于X射线接收并处理得出X射线多道能谱数据。NaI晶体探测器接收到X射线光信号转化成电压信号输出,信号调理电路将信号幅度放大至ADC(模数转换器)合适的输入电压,ADC将模拟信号数字化后输入给FPGA,在FPGA中进行数字信号处理得到多道能谱数据缓存于双口RAM中,ARM读取双口RAM中的数据后显示存储并发送给上位机作进一步处理运算得出油气水三相流相含率。在室内搭建了油气水三相流模拟系统,用设计的系统进行测量试验。在相同油气水比例条件下进行了2组共12次试验,试验结果表明,所设计系统能测量出油气水三相流相含率,测量绝对误差在4.3%以内,验证了系统的可行性,为石油工业中油气水三相流相含率测量提供了一种解决方案。
【学位授予单位】:西安石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O657.62

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本文编号:2594971


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