[发明专利]多相流的正电子断层成像装置及方法

权利要求书

1.一种用于输油管中的多相流的正电子断层成像装置，其特征在于，该正电子断层成像装置由能产生正负电子湮灭及时间符合的至少一组探头组成，每组探头包括一对平行的伽马射线探测器阵列、正电子放射源以及放射源屏蔽器，该对平行的伽马射线探测器阵列分别设置在被测输油管的两侧并且与输油管的轴向垂直，所述正电子放射源位于所述输油管与该对平行的伽马射线探测器阵列中的一排伽马射线探测器阵列之间且平行于该对平行的伽马射线探测器阵列，所述放射源屏蔽器在所述输油管的轴向对正电子放射源进行间缝屏蔽，每组探头所包括的一对平行的伽马射线探测器阵列确定多个探测区间，每个探测区间由一对伽马射线探测器来确定，从每个探测区间获得伽马射线的平均吸收系数，从而采用同时获取的不同探测区间的平均吸收系数来得到流体的瞬时断层图像。

2.根据权利要求1所述的正电子断层成像装置，其中，所述至少一组探头由两组探头组成，所述两组探头构成正交的空间结构以提高探测角度在所述输油管的截面上分布的均匀性，所述两组探头在轴向上相互错开，以使这两组探头的有效探测区域相互避开，从而降低随机符合、提高测量的信噪比。

3.根据权利要求1所述的正电子断层成像装置，其中，所述至少一组探头由多组探头组成，以提高有效探测区域在输油管的截面上的覆盖范围，每相邻两组探头的旋转角度为360°/N，并且所述多组探头在轴向上相互错开，以使所述多组探头的有效探测区域相互避开。

4.根据权利要求1-3中的任一项权利要求所述的正电子断层成像装置，其中，所述正电子放射源是多个点状的正电子放射源、线状的正电子放射源或是由点状的正电子放射源与线状的正电子放射源构成的组合源。

5.根据权利要求1-3中的任一项权利要求所述的正电子断层成像装置，其中，所述伽马射线探测器是半导体射线探测器，或者是闪烁晶体加上传统的光电倍增管、位置灵敏的光电倍增管或半导体光电倍增管。

6.根据权利要求1-3中的任一项权利要求所述的正电子断层成像装置，其中，每组探头的一对平行的伽马射线探测器阵列同时进行实时窗的时间符合与延迟窗的时间符合，延迟符合的结果作为背景噪声被从实时符合结果中减去，以提高测量的信噪比。

7.根据权利要求1-3中的任一项权利要求所述的正电子断层成像装置，其中，沿所述输油管的轴向以一定间距设置两套所述正电子断层成像装置，从而通过对断层图像进行连续相关运算处理来获取流体的流速信息。

8.根据权利要求1-3中的任一项权利要求所述的正电子断层成像装置，其中，将流体的瞬时断层图像在时间上实时排列起来，从而得到流体的断层影像。

9.根据权利要求1-3中的任一项权利要求所述的正电子断层成像装置，该正电子断层成像装置还包括对所述断层图像进行处理的图像处理部分，当平均吸收系数接近多相流中的某一相时，对断层图像的像素进行单一相的量子化处理，在断层图像中的部分像素被量子化之后，重新计算各剩余像素的吸收系数的最佳值，经过多次量子化及求最佳值的处理，获取多相流的相分率，从而能够在单能正电子放射源的条件下获取多相流的相分率，即含气率和含水率。

10.一种用于输油管中的多相流的正电子断层成像方法，其特征在于，采用能产生正负电子湮灭及时间符合的至少一组探头对所述多相流进行正电子断层成像，每组探头包括一对平行的伽马射线探测器阵列、正电子放射源以及放射源屏蔽器，该对平行的伽马射线探测器阵列分别设置在被测输油管的两侧并且与输油管的轴向垂直，所述正电子放射源位于所述输油管与该对平行的伽马射线探测器阵列中的一排伽马射线探测器阵列之间且平行于该对平行的伽马射线探测器阵列，所述放射源屏蔽器在所述输油管的轴向对正电子放射源进行间缝屏蔽，每组探头所包括的一对平行的伽马射线探测器阵列确定多个探测区间，每个探测区间由一对伽马射线探测器来确定，从每个探测区间获得伽马射线的平均吸收系数，从而采用同时获取的不同探测区间的平均吸收系数来得到流体的瞬时断层图像。