[发明专利]光量子探测系统及其计算方法以及采用该系统的光量子多相双向流量计

权利要求书

1.一种光量子探测系统，包括设置于节流元件(1)两侧的发射器(2)和探测模块(3)，其特征在于：

所述发射器(2)为光量子源，用于发射光量子；

节流元件(1)用于流体通过，发射器(2)和探测模块(3)位于节流元件(1)的喉部段(11)的两侧；

所述探测模块(3)为探测器阵列，包括多个排布为矩阵形式的探测单元(31)，每个探测单元(31)用于接收穿过节流元件(1)后的光量子；所述的探测单元(31)为CZT半导体探测器。

2.根据权利要求1所述的光量子探测系统，其特征在于：所述的光量子源发射的是发散的宽束光量子粒子。

3.根据权利要求1或2所述的光量子探测系统，其特征在于：所述的光量子源采用¹³³Ba，产生31keV、81keV和365keV三个能量组的光量子。

4.根据权利要求1所述的光量子探测系统，其特征在于：所述探测单元(31)为2*2mm的CZT半导体探测器。

5.根据权利要求1或4所述的光量子探测系统，其特征在于：所述探测器阵列为由X*Y个探测单元(31)组成的矩阵，所述光量子源发出的光量子穿过所述节流元件(1)的喉部段(11)所在的截面后，均能被探测器阵列接收。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的光量子探测系统的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

a)通过以下公式来计算流体某一特定方向气、液两相的相分率α_gas、α_liquid：

N_x＝N_oe^-d·ρ·ν (1)

式(1)中，N₀为光量子源某一特定能量在某一特定方向发出的光量子数，即空管计数，N_x为相对应的探测单元(31)接收到的通过被测介质的光量子数，d为该光量子在介质中路径的长度，ρ为被测介质密度，ν为被测介质对光量子的线性质量吸收系数；

其中，

ρ·v＝α_gas·ρ_gas·v_gas+α_liquid·ρ_liquid·ν_liquid (2)

式(2)中，α_gas为体积含气率，α_liquid为体积含液率，并且

α_gas+α_liquid＝1 (3)

通过式(1)、(2)、(3)，即可计算得出测量截面某一特定方向气、液两相相分率两个未知量α_gas和α_liquid的值；

再根据相对应的光量子在介质中路径的长度di为权重计算整个测量截面的平均相分率和的值；

上式中，D为介质所在管道的直径，di为每个光量子在穿过管道时的路径长度，α_gasi为每个光量子穿过介质时测得的气相相分率，α_liquidi为每个光量子穿过介质时测得的液相相分率，从而计算出整个测量截面的平均相分率和的值；

最后求得流体的混合密度

b)通过以下公式来计算流体总体积流量

式(4)中，Q_v为总体积流量，K为节流元件(1)标定出的结构常数，ΔP为节流元件(1)测得的压差，通过上式，即可计算得出节流元件(1)中流体的体积流量。

7.一种光量子多相双向流量计，其特征在于：包括一个双向对称结构节流元件(1)、发射器(2)和探测模块(3)，发射器(2)和探测模块(3)分别位于节流元件(1)的喉部段(11)的两侧，所述发射器(2)为光量子源，用于发射光量子；所述喉部段(11)两侧设置有多参量传感器(4)。