專利名稱:一種用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，包括放置待測流體的儲液箱以及與其連接的恒流泵，恒流泵通過測試前管路與伽馬射線密度測量裝置相連接，在測試前管路上依次設(shè)有過濾器、質(zhì)量流量計、調(diào)節(jié)閥和負溫恒溫槽；測試后管路上依次連接過濾器、冷凝器和背壓閥，測試后管路最后通入廢液箱。本實用新型是一種流體密度的在線測量系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)流體在負溫高壓條件下的密度測量，通過獲取高密度標(biāo)準(zhǔn)流體計數(shù)率、低密度標(biāo)準(zhǔn)流體計數(shù)率，待測流體計數(shù)率直接得到被測流體的密度，測試方法簡單、重復(fù)性好、測量精度高。
【專利說明】
-種用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于流體密度測量技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種用于負溫高壓的伽馬射線密度 測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 密度是流體重要的物理性質(zhì)之一，是流動與換熱過程理論分析與數(shù)值模擬的基 礎(chǔ)，并且根據(jù)準(zhǔn)確的密度數(shù)據(jù)還可計算推導(dǎo)出其他相關(guān)的物性參數(shù)（比如粘度、熱擴散系 數(shù)、流動形態(tài)等）。目前密度測量方法主要包括有密度瓶法、浮計法、靜力稱重法、振動法、射 線法、超聲波法等。
[0003] 密度瓶法的測量原理是通過測量待測流體在密度瓶中的質(zhì)量和體積得到流體的 密度。密度瓶測量方法既適用于液體、固體密度的測量，也適用于氣體密度的測量，測量范 圍廣、測試精度高，但密度瓶測量的不足之處是:實驗設(shè)備及測量條件要求嚴(yán)格，屬于離線 測量，不能反映出密度狀態(tài)的實時情況，而且測量過程中人為操作因素對測量結(jié)果影響較 大。
[0004] 浮計法的測量原理是利用阿基米德浮力原理，通過測量浮計重量和在液體中的深 度變化求得液體的密度。浮計法測量的優(yōu)點是:操作簡單、測量范圍廣，流體密度測量精度 較高;缺點是：屬于離線測量，不能反映出流動過程中真實的物性變化，不能用于高壓條件 測量，且對實驗條件要求較高。
[0005] 靜力稱重法的測量原理是根據(jù)力的平衡原理來測量流體的密度。流體靜力稱重測 量方法的優(yōu)點是：可連續(xù)讀取數(shù)據(jù)，對液體測量的適用性強，可用于兩相流體密度的測量； 缺點是:對裝配、安裝要求高，操作繁瑣且不適于氣體密度的測量。
[0006] 振動法測量的原理是利用物體振動參數(shù)與密度間的關(guān)系來測量流體密度的一種 測量方法。運種方法的優(yōu)點是:性能穩(wěn)定、不受外界干擾，準(zhǔn)確度高;缺點是:清洗困難，不適 合高粘度流體的測量。
[0007] 射線法測量的原理是用一種線粒子穿越待測流體時，射線衰減強度與流體密度間 的關(guān)系來測量流體密度的測量方法。運種方法的優(yōu)點是:屬于非接觸測量，可避免測量元件 對流體流動過程的影響，適用于固體、液體和兩相流體密度的測量;缺點是:放射源在使用 過程中要采取嚴(yán)格的安全防護措施，測量過程中射線源強度、射線貫穿路徑長度W及測量 時間等參數(shù)需要進行優(yōu)化選取。
[0008] 超聲波法的測量原理是一種利用超聲波在不同流體中傳播速度或相位的變化測 量流體密度的方法。運種方法的優(yōu)點是:屬于非接觸式測量、反饋速度快、靈敏度較高;缺點 是：多用于液體密度的測量且對密度分布的均勻性要求較高，在體積計量模式下密度測量 的重復(fù)性較差。
[0009] 目前國內(nèi)很多研究學(xué)者對于物質(zhì)在高溫高壓條件下密度的測量研究較多，鮮有人 對負溫高壓條件下物質(zhì)的密度測量方法進行研究，但負溫密度對于探索物質(zhì)內(nèi)部變化規(guī)律 和進一步研究至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本實用新型解決的問題在于提供一種用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，該 伽馬射線負溫密度測量系統(tǒng)測量精度高，測量方法簡單。
[0011] 本實用新型是通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0012] -種用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，包括放置待測流體的儲液箱W及與 其連接的恒流累，恒流累通過測試前管路與伽馬射線密度測量裝置相連接，在測試前管路 上依次設(shè)有過濾器、質(zhì)量流量計、調(diào)節(jié)閥和負溫恒溫槽；
[0013] 所述的伽馬射線密度測量裝置包括位于同一直線的伽馬射線源、置于保溫箱內(nèi)的 測試管路和接收器，信號處理設(shè)備與接收器相連接，測試管路分別與測試前管路、測試后管 路相連接；
[0014] 測試后管路上依次連接過濾器、冷凝器和背壓閥，測試后管路最后通入廢液箱。
[0015] 所述的負溫恒溫槽包括W盤管形式置于冷卻介質(zhì)中的合金鋼管W及攬拌棒;經(jīng)負 溫恒溫槽冷卻，測試管路中待測流體溫度范圍為:-60~-10°c。
[0016] 所述的冷卻介質(zhì)為甲基硅油，合金鋼管W螺旋盤管的方式置于冷卻介質(zhì)浴中，冷 卻介質(zhì)由制冷機提供冷源并維持其溫度;所述負溫恒溫槽外周、及負溫恒溫槽出口至測試 管路出口之間的管路上均設(shè)置有隔熱材料或隔熱裝置，調(diào)控測試管路中待測流體溫度控制 精度在±0.TCW內(nèi)。
[0017] 通過恒流累調(diào)控流體進入管路的流量、壓力，并結(jié)合背壓閥的關(guān)閉程度，使測試管 路中流體壓力為0.1~1 OMPa，調(diào)節(jié)精度在± 0.1 MPa W內(nèi)。
[0018] 伽馬射線源和接收器兩端分別加置有隔熱板;伽馬射線密度測量裝置內(nèi)還設(shè)有鉛 塊校準(zhǔn)器，鉛塊校準(zhǔn)器分別設(shè)置在伽馬射線源出口 W及接收器入口位置處，其孔徑與測試 管路內(nèi)徑一致;所述的接收器為化I閃爍計數(shù)器，信號處理設(shè)備采集接收器的信號，經(jīng)處理 獲得計數(shù)率。
[0019] 所述的保溫箱外覆蓋有保溫棉，保溫箱內(nèi)還充入有冷卻的氮氣，氮氣流動方向與 測試管路中流體的流動方向相反，氮氣流量不超過lOml/min;測試管路、氮氣管路與保溫箱 的接管處均用密封劑粘合，測試管路內(nèi)的流體進出口溫度由銷電阻溫度傳感器測量，W進 出口流體溫度的平均值作為所測流體的定性溫度;在測試管路的外壁上還設(shè)有多個熱電偶 監(jiān)測壁溫;測試管路進出口流體溫差控制在± O. TC之內(nèi)。
[0020] 所述射線源與測試管路間距為6. Omm,接收器與測試管路間距為9.0mm。
[0021] 所述測試管路的內(nèi)徑為測試前管路內(nèi)徑、測試后管路內(nèi)徑的5倍;測試管路的長度 取測試前管路內(nèi)徑、測試后管路內(nèi)徑的9倍的長度。
[0022] 所述的測試前管路上、所述的測試管路前后兩端W及保溫箱中均設(shè)有溫度傳感 器，測試后管路上設(shè)有壓力傳感器;溫度傳感器、壓力傳感器分別通過=通接頭與管路相連 接。
[0023] 所述溫度傳感器、壓力傳感器W及信號處理設(shè)備還向采集系統(tǒng)發(fā)送其所采集的數(shù) 據(jù)或信號。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有W下有益的技術(shù)效果：
[0025] 本實用新型提供的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，是一種流體密度的在 線測量系統(tǒng)，其中流體W-定流量壓力通過測試管路，而流體通過時伽馬射線穿過流體，接 收器捕獲射線粒子數(shù)從而實現(xiàn)流體的快速在線測量。
[0026] 本實用新型提供的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)流體在負溫 高壓條件下的密度測量，W負溫恒溫槽來提供負溫，采用冷卻介質(zhì)浴，確保能夠獲得零下溫 度的流體。通過的管路采用彎曲盤管達到節(jié)省管材，冷卻降溫效果好的雙重目的；W恒流累 調(diào)控流體進入管路的流量、壓力，并結(jié)合背壓閥的關(guān)閉程度，使測試管路中流體壓力保持在 高壓狀態(tài);背壓閥能夠?qū)崿F(xiàn)密度測量系統(tǒng)工作壓力的精細調(diào)控。
[0027] 本實用新型提供的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，為了確保流體檢測時 對溫度的準(zhǔn)確控制，測試管路的流體進出口溫度由銷電阻溫度傳感器測量，并在測試管的 外壁上點焊6個熱電偶來監(jiān)測壁溫，保溫箱接管處均用密封劑粘合，并覆蓋一層保溫棉，同 時充入冷卻的小流量的氮氣，采用的措施，保證測試段進出口溫差能夠精確控制在± 0 . TC 左右，在很大程度上保證了測量的精度。
[0028] 本實用新型提供的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，采用伽馬射線密度測 量裝置進行測量，通過獲取高密度標(biāo)準(zhǔn)流體計數(shù)率、低密度標(biāo)準(zhǔn)流體計數(shù)率，待測流體計數(shù) 率直接得到被測流體的密度，測試方法簡單、重復(fù)性好、測量精度高。其中，接收器要求具有 高探測率和低衰減系數(shù)的特點，運樣可W減少對射線源強度的要求，同時避免射線粒子的 接收在計數(shù)率模式下出現(xiàn)'堆積'或飽和現(xiàn)象的發(fā)生;進一步還優(yōu)化測試管路的長度，減小 測量密度的統(tǒng)計誤差和增加密度測量系統(tǒng)的靈敏度，測試管路過短，測試流體吸收射線在 整個裝置中所占的比例太少，測量的靈敏度降低;測試管路過長，測量獲得的計數(shù)率過小。
【附圖說明】

[0029] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖2為本實用新型的保溫箱結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合具體的實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，所述是對本實用新型 的解釋而不是限定。
[0032] 參見圖1，一種用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，包括放置待測流體的儲液 箱IW及與其連接的恒流累2,恒流累2通過測試前管路與伽馬射線密度測量裝置10相連接， 在測試前管路上依次設(shè)有過濾器3、質(zhì)量流量計4、調(diào)節(jié)閥5和負溫恒溫槽7;
[0033] 所述的伽馬射線密度測量裝置10包括位于同一直線的伽馬射線源11、置于保溫箱 13內(nèi)的測試管路12和接收器14,信號處理設(shè)備15與接收器14相連接，測試管路12分別與測 試前管路、測試后管路相連接；
[0034] 測試后管路上依次連接過濾器3、冷凝器17和背壓閥18,測試后管路最后通入廢液 箱19。
[0035] 進一步的，所述的負溫恒溫槽7包括W盤管形式置于冷卻介質(zhì)中的合金鋼管9W及 攬拌棒8;經(jīng)負溫恒溫槽7冷卻，測試管路12中待測流體溫度范圍為:-60~-10°C。
[0036] 所述的冷卻介質(zhì)為甲基硅油，合金鋼管9W螺旋盤管的方式置于冷卻介質(zhì)甲基娃 油浴中，甲基硅油由制冷機提供冷源并維持其溫度;所述負溫恒溫槽7外周、及負溫恒溫槽7 出口至測試管路12出口之間的管路上均設(shè)置有隔熱材料或隔熱裝置，調(diào)控測試管路12中待 測流體溫度控制精度在± O. TC W內(nèi)。
[0037]目前，低溫的獲得可W采用蒸汽壓縮制冷、液氮或液氨制冷和半導(dǎo)體制冷等許多 方法，由于本系統(tǒng)主要用于流體密度的測量，需要的制冷量大且要求溫度能實現(xiàn)連續(xù)控制， 所W具體選擇自復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷作為制冷機提供冷源。
[003引低溫恒溫槽采用甲基硅油浴，甲基硅油具有優(yōu)良的耐高、低溫性能，實用溫度范圍 可達-60~+180°C，它的閃點高，揮發(fā)性低，溫粘系數(shù)小，表面張力小，是很好的熱載體。甲基 硅油在自復(fù)疊式L皿T800(充注R404和R23)低溫循環(huán)系統(tǒng)中冷卻，浴槽容積為32L(恒溫槽內(nèi) 部設(shè)計尺寸:400mm X 200mm X 400mm)，浴槽溫度范圍可達-60 °C~60 °C。浴槽溫度采用可視 面板自動調(diào)節(jié)控制，當(dāng)溫度與設(shè)定值偏差較大時，制冷機迅速響應(yīng)，實現(xiàn)快速制冷的目的， 節(jié)約時間；當(dāng)與設(shè)定溫度偏差較小時，發(fā)揮其靜態(tài)性能好的特點，提高浴槽溫度的控制精度 (±0 . TC )。實驗驗證取低溫恒溫槽中盤管長度5m，曲率半徑0.12m時能夠達到節(jié)省管材和 冷卻降溫效果好的雙重目的。同時在流體流出低溫恒溫槽時管道外壁均采用隔熱保溫措 施，W減少冷量損失。
[0039] 進一步的，通過恒流累2調(diào)控流體進入管路的流量、壓力，并結(jié)合背壓閥18的關(guān)閉 程度，使測試管路12中流體壓力為0.1~lOMPa，調(diào)節(jié)精度在±0.1 MPaW內(nèi)。
[0040] 具體的，恒流累2能夠提供l-99ml/min液態(tài)體積流量的穩(wěn)定輸出，負溫恒溫槽7控 溫精度±0. TC W內(nèi)，采用LHDT800自復(fù)疊式制冷機實現(xiàn)對負溫恒溫槽7中甲基硅油浴的降 溫。在負溫恒溫槽7出口至密度測試管路12出口之間的管段上均設(shè)置有隔熱材料或隔熱裝 置，W減小冷量散失。精密的背壓閥18實現(xiàn)密度測量系統(tǒng)工作壓力的精細調(diào)控。
[0041] 進一步的，伽馬射線源11和接收器14兩端分別加置有隔熱板;伽馬射線密度測量 裝置10內(nèi)還設(shè)有鉛塊校準(zhǔn)器，鉛塊校準(zhǔn)器分別設(shè)置在伽馬射線源出口 W及接收器入口處， 其孔徑與測試管路12內(nèi)徑一致（用W實現(xiàn)"窄束"定向的輸出與接收，有效減少測量誤差）； 保溫箱13中充入有冷卻的小流量氮氣，使得測量管路12管壁溫度和保溫箱13中的溫度相 同；
[0042] 所述的接收器14為化I閃爍計數(shù)器，信號處理設(shè)備15采集接收器14的信號，經(jīng)處理 獲得計數(shù)率。
[0043] 具體的，所述射線源11與測試管路12間距為6.0mm，接收器14與測試管路12間距為 9.Omm;測試管路12的內(nèi)徑為測試前管路內(nèi)徑、測試后管路內(nèi)徑的5倍。為了減小測量密度的 統(tǒng)計誤差和增加密度測量系統(tǒng)的靈敏度，測試管路12的長度定格在管路內(nèi)徑的9倍的長度。 測試管路過短，測試流體吸收射線在整個裝置中所占的比例太少，測量的靈敏度降低;測試 管路過長，測量獲得的計數(shù)率過小(與射線源與接收器間距指數(shù)衰減），實驗統(tǒng)計誤差增加。
[0044] 伽馬射線密度測量裝置10中，射線強度用計數(shù)率表示，計數(shù)采集采用多組測量，每 70s采集100組，每個溫度點采集=次，取其平均值作為該溫度點的計數(shù)率。
[0045] 所述的測試前管路上、所述的測試管路12前后兩端W及保溫箱13中均設(shè)有溫度傳 感器，測試后管路上設(shè)有壓力傳感器16;溫度傳感器、壓力傳感器分別通過=通接頭與管路 相連接;各個位置的溫度傳感器、壓力傳感器W及信號處理設(shè)備15還向采集系統(tǒng)20發(fā)送其 所采集的數(shù)據(jù)。所述的溫度傳感器為銷電阻溫度傳感器。
[0046] 作為本實用新型的優(yōu)選實施方式，所述負溫恒溫槽7采用甲基硅油浴，確保能夠獲 得零下溫度的流體。盤管長度取5m，曲率半徑0.12m，達到節(jié)省管材，冷卻降溫效果好的雙重 目的。
[0047] 作為本實用新型的優(yōu)選實施方式，所述伽馬射線密度測量裝置10從測量精度、安 全保護等方面考慮出發(fā)，最終采用Ba-133作為本實用新型密度測量裝置的放射源。
[0048] 作為本實用新型的優(yōu)選實施方式，所述伽馬射線密度測量裝置10的接收器14要求 具有高探測率和低衰減系數(shù)的特點，運樣可W減少對射線源強度的要求，同時避免射線粒 子的接收在計數(shù)率模式下出現(xiàn)'堆積'或飽和現(xiàn)象的發(fā)生，故選取化I閃爍計數(shù)器作為密度 測量系統(tǒng)的射線接收器。
[0049] 作為本實用新型的優(yōu)選實施方式，參見圖2,測試管路的流體進出口溫度由O 1.5mm的銷電阻溫度傳感器21 (精度±0.2% )測量，將進出口流體溫度的平均值作為所測流 體的定性溫度，并在測試管的外壁上點焊6個熱電偶24來監(jiān)測壁溫。保溫箱用于測試管路12 的保溫絕熱，其與測試管路12、氮氣管路26的接管處均用密封劑粘合，在保溫箱外覆蓋一層 保溫棉22對其進一步保溫。為減少測試段的冷量損失，保溫箱體中充入小流量（不超過 lOml/min)冷卻至待測溫度的氮氣，同時為了增大換熱量，氮氣流動方向與測試管路中流體 的流動方向相反。
[0050] 通過監(jiān)測壁溫?zé)犭娕己捅叵渲袖N電阻的溫度值，保證測試管路管壁溫度和箱體 中的溫度保持一致，最大程度減少壁面與空氣的對流換熱和對周圍冷福射換熱。氮氣流量 不宜過大，一方面因為氣體的傳熱系數(shù)低，氮氣流量過大在經(jīng)過低溫恒溫槽預(yù)冷時很難達 到待測溫度，運種情況不但不能起到保溫效果反而會導(dǎo)致情況惡化;另一方面，在不斷向保 溫箱中充入氮氣時，必然會導(dǎo)致箱體中壓力升高，如果流量過大會致使保溫箱接管密封處 破裂，孔隙增大，保溫效果急劇下降，而小流量氮氣會從箱體本身孔隙和接管處小孔隙中流 出，不會破壞保溫箱體的保溫性能。采用此種方法保溫，測試段進出口溫差能夠精確控制在 ±0. TC左右，在很大程度上保證了測量的精度。
[0化1]本實用新型的工作原理：
[0052] 儲液箱1中的測試流體經(jīng)由恒流累巧日壓后W-定的體積流量輸出高壓流體;流體 的質(zhì)量流量由高精度質(zhì)量流量計4測量監(jiān)控;在質(zhì)量流量計4的入口裝有孔徑7]im的過濾器 3, W防止雜質(zhì)污染;流體從質(zhì)量流量計4流出，經(jīng)過一調(diào)節(jié)閥5后流入負溫的合金鋼管9,合 金鋼管9置于負溫恒溫槽7中（溫度控制精度± O. TC );達到預(yù)設(shè)溫度流體進入密度測量裝 置10,獲得相應(yīng)狀態(tài)參數(shù)下的密度數(shù)據(jù)。為了減少密度測量管路12的冷量損失，提高測量精 度，實驗系統(tǒng)中把密度測試管路12放入一個保溫箱13中并向其中充入小流量冷卻的氮氣使 密度測試管路12管壁溫度和保溫箱13中的溫度保持一致，確保密度測試管路12進出口流體 溫度保持相同；測試流體進入冷凝器17，最終流出系統(tǒng);系統(tǒng)工作壓力由出口處的背壓閥18 進行調(diào)節(jié)。
[0053] 下面給出用于負溫高壓的伽馬射線密度測量方法，基于所述密度測量系統(tǒng)，包括 W下操作：
[0054] 1)根據(jù)待測流體，選擇高密度標(biāo)準(zhǔn)流體、低密度標(biāo)準(zhǔn)流體，其中已知高密度標(biāo)準(zhǔn)流 體的密度為PH，低密度標(biāo)準(zhǔn)流體的密度為PL;
[0055] 2)將裝有低密度標(biāo)準(zhǔn)流體儲液箱1與恒流累2連通，W-定體積流量依次流經(jīng)質(zhì)量 流量計4、測試管道12后流出，其中管路中溫度、壓力調(diào)節(jié)為預(yù)設(shè)值，通過信號處理設(shè)備15獲 取其計數(shù)率?L;
[0056] 3)將裝有高密度標(biāo)準(zhǔn)流體儲液箱I與恒流累2連通，W-定體積流量依次流經(jīng)質(zhì)量 流量計4、測試管道12后流出，其中管路中溫度、壓力調(diào)節(jié)為預(yù)設(shè)值，通過通過信號處理設(shè)備 15獲取其計數(shù)率
[0057] 4)將裝有待測流體儲液箱1與恒流累2連通，W-定體積流量依次流經(jīng)質(zhì)量流量計 4、測試管道12后流出，其中管路中溫度、壓力調(diào)節(jié)為預(yù)設(shè)值，通過信號處理設(shè)備15獲取其計 數(shù)率O .
[0化引將化、PL、Oh、Ol和巫代入公式(8)，求出待測流體的密度；
[0059]
(8)
[0060] 其中O為待測流體實測計數(shù)率，Oh為射線穿過高密度標(biāo)準(zhǔn)流體計數(shù)率，Ol為射 線穿過低密度標(biāo)準(zhǔn)流體計數(shù)率。
[0061] 測試所有流體的計數(shù)率由伽馬射線密度測量裝置10測量并上傳至采集系統(tǒng)20實 時采集。
[0062] 所述的公式(8)中計數(shù)率是替代射線強度測量而獲取的：
[0063] 當(dāng)流體流入并充滿測試管路，伽馬射線源發(fā)射的射線穿過測試管路時，接收器所 測得的射線強度表示為：
[0064] I = I〇exp[-(ji/p)fPfx] ? [-(ji/p)wPwx] (I)
[0065] 其中Io和I分別表示射線穿過被測流體前、后所測得的強度，單位為mci;y/p為質(zhì) 量吸收系數(shù)(是物質(zhì)固有的特性），表征被測物質(zhì)對于射線的吸收能力，在理想情況下只要 物質(zhì)的化學(xué)組成和入射射線的強度不變，質(zhì)量吸收系數(shù)為一定值;P為所測物質(zhì)的密度，單 位為kg/m3; X為射線穿透流體的厚度，單位為mm;下標(biāo)W和f分別代表測試管壁和測試流體；
[0066] 當(dāng)高密度標(biāo)準(zhǔn)流體和低密度標(biāo)準(zhǔn)流體分別流經(jīng)測試管路，得到射線強度的表達式 為：
[0067] lH=Ioexp[-(ji/p)HPHx] ? [-(ji/p)wPwx] (2)
[006引 lL=Ioexp[-(Ji/p)LPLX] ? [-(iVp)wPwX] (3)
[0069] 將公式(2)、（3)分別與公式(I)進行對比，對數(shù)化處理后得到：
[0070] In(WlL) = (-y/p)HX-(-y/p)LPLX (4)
[0071] 1 n (I h/ I) = (-y/p) HPHX- (-y/p) f Pf X 巧）
[0072] 合并(4)(5)得到如下方程：
[007：3]
(6)
[0074]設(shè)所有測試流體的質(zhì)量吸收系數(shù)相同，則公式(6)簡化為：
[00 對
（7)
[0076] 測量過程中采用信號處理設(shè)備15測得的計數(shù)率替代射線強度測量：
[0077] (8)。
[0078] 高密度標(biāo)準(zhǔn)流體、低密度標(biāo)準(zhǔn)流體的選擇為:低密度標(biāo)準(zhǔn)流體密度要小于所測流 體測量范圍內(nèi)最小密度(一般選取氣體為低密度標(biāo)準(zhǔn)流體），高密度標(biāo)準(zhǔn)流體密度要大于所 測流體測量范圍內(nèi)的最大密度(一般選取密度較大流體作為高密度標(biāo)準(zhǔn)流體）。
[0079] 具體的，低密度標(biāo)準(zhǔn)流體有:氮氣、二氧化碳、氧氣、空氣等；
[0080] 高密度標(biāo)準(zhǔn)流體有：甲苯(toluene);四氣乙燒(R134a);八氣環(huán)下燒(RC318);十二 氣戊燒(Perfluoropentane)等；
[0081] 所述的測試管路中流體要充滿管路，溫度范圍為:-60~-10°C，壓力范圍為:0.1- lOMpa。伽馬射線的發(fā)射強度范圍為:60-700kev，本實用新型選取發(fā)射強度為35化ev的Ba- 133作為放射源。
[0082] 下面給出具體的測試實施例：
[0083] W常溫5Mpa下氮氣作為低密度標(biāo)準(zhǔn)流體，W-40°C、0.7Mpa下甲苯作為高密度標(biāo)準(zhǔn) 流體，6Mpa下-33.2°C的碳氨燃料A為測試流體的伽馬射線密度測試方法步驟如下：
[0084] 第一步，通過查美國國家標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)研究所(NIST)的數(shù)值獲得相應(yīng)狀態(tài)參數(shù)下高 密度標(biāo)準(zhǔn)流體的密度PH，低密度標(biāo)準(zhǔn)流體的密度PL。
[0085] 第二步，用無水乙醇清洗測量管路2min，然后用低密度標(biāo)準(zhǔn)流體沖洗測量管路 5min。
[0086] 第=步，低密度標(biāo)準(zhǔn)流體W-定體積流量(確保滿管流)流經(jīng)測量管路，記錄相應(yīng) 狀態(tài)下低密度標(biāo)準(zhǔn)流體的計數(shù)率?L。
[0087] 第四步，高密度標(biāo)準(zhǔn)流體沖洗測量管路3min。
[0088] 第五步，高密度標(biāo)準(zhǔn)流體W80ml/min體積流量流經(jīng)測量管路，記錄相應(yīng)狀態(tài)下高 密度標(biāo)準(zhǔn)流體的計數(shù)率O H。
[0089] 第六步，被測流體沖洗測量管路3min
[0090] 第屯步，被測流體WSOml/min體積流量流經(jīng)測量管路，記錄相應(yīng)狀態(tài)下被測流體 的計數(shù)率O。
[0091] 將標(biāo)準(zhǔn)流體相應(yīng)狀態(tài)下的密度值和所需的計數(shù)率代入公式(8)計算獲得被測流體 相應(yīng)狀態(tài)下的密度值。
[0092] 所測結(jié)果，氮氣計數(shù)率:3100，甲苯計數(shù)率：1928.25，碳氨燃料A計數(shù)率:2230.34， 所測相應(yīng)狀態(tài)下碳氨燃料A密度:598.29kg/m3。
[0093] 本實用新型提供的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，是一種流體密度的在 線測量系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)流體在負溫高壓條件下的密度測量，通過獲取高密度標(biāo)準(zhǔn)流體計數(shù) 率、低密度標(biāo)準(zhǔn)流體計數(shù)率，待測流體計數(shù)率直接得到被測流體的密度，測試方法簡單、重 復(fù)性好、測量精度高。
[0094] W上給出的實施例是實現(xiàn)本實用新型較優(yōu)的例子，本實用新型不限于上述實施 例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本實用新型技術(shù)方案的技術(shù)特征所做出的任何非本質(zhì)的添加、 替換，均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，其特征在于，包括放置待測流體的儲 液箱（1)以及與其連接的恒流栗(2)，恒流栗(2)通過測試前管路與伽馬射線密度測量裝置 (10)相連接，在測試前管路上依次設(shè)有過濾器(3)、質(zhì)量流量計(4)、調(diào)節(jié)閥（5)和負溫恒溫 槽⑴； 所述的伽馬射線密度測量裝置(10)包括位于同一直線的伽馬射線源（11)、置于保溫箱 (13) 內(nèi)的測試管路（12)和接收器（14)，信號處理設(shè)備（15)與接收器（14)相連接，測試管路 (12)分別與測試前管路、測試后管路相連接； 測試后管路上依次連接過濾器(3)、冷凝器（17)和背壓閥（18)，測試后管路最后通入廢 液箱(19)。2. 如權(quán)利要求1所述的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的負 溫恒溫槽(7)包括以盤管形式置于冷卻介質(zhì)中的合金鋼管（9)以及攪拌棒(8);經(jīng)負溫恒溫 槽(7)冷卻，測試管路(12)中待測流體溫度范圍為-60~-10°C。3. 如權(quán)利要求2所述的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷 卻介質(zhì)為甲基硅油，合金鋼管(9)以螺旋盤管的方式置于冷卻介質(zhì)浴中，冷卻介質(zhì)由制冷機 提供冷源并維持其溫度;所述負溫恒溫槽(7)外周、及負溫恒溫槽(7)出口至測試管路（12) 出口之間的管路上均設(shè)置有隔熱材料或隔熱裝置，調(diào)控測試管路(12)中待測流體溫度控制 精度在±0.1°C以內(nèi)。4. 如權(quán)利要求1所述的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，其特征在于，通過恒流 栗(2)調(diào)控流體進入管路的流量、壓力，并結(jié)合背壓閥（18)的關(guān)閉程度，使測試管路（12)中 流體壓力為〇 · 1~1 〇MPa，調(diào)節(jié)精度在± 0 · IMPa以內(nèi)。5. 如權(quán)利要求1、2或4所述的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，其特征在于，所 述伽馬射線源（11)和接收器(14)兩端分別加置有隔熱板;伽馬射線密度測量裝置(10)內(nèi)還 設(shè)有鉛塊校準(zhǔn)器，鉛塊校準(zhǔn)器分別設(shè)置在伽馬射線源出口以及接收器入口處，其孔徑與測 試管路(12)內(nèi)徑一致;所述的接收器(14)為Nal閃爍計數(shù)器，信號處理設(shè)備（15)采集接收器 (14) 的信號，經(jīng)處理獲得計數(shù)率。6. 如權(quán)利要求5所述的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的保 溫箱（13)外覆蓋有保溫棉（22)，保溫箱（13)內(nèi)還充入有冷卻的氮氣，氮氣流動方向與測試 管路中流體的流動方向相反，氮氣流量不超過l〇ml/min ;測試管路(12)、氮氣管路(26)與保 溫箱（13)的接管處均用密封劑粘合，測試管路（12)內(nèi)的流體進出口溫度由鉑電阻溫度傳感 器(21)測量，以進出口流體溫度的平均值作為所測流體的定性溫度;在測試管路（12)的外 壁上還設(shè)有多個熱電偶(24)監(jiān)測壁溫;測試管路進出口流體溫差控制在±0.1°C之內(nèi)。7. 如權(quán)利要求5所述的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述射線 源（11)與測試管路（12)間距為6.Omm，接收器(14)與測試管路（12)間距為9.Omm。8. 如權(quán)利要求5所述的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述測試 管路(12)的內(nèi)徑為測試前管路內(nèi)徑、測試后管路內(nèi)徑的5倍，測試管路（12)的長度取測試前 管路內(nèi)徑、測試后管路內(nèi)徑的9倍的長度。9. 如權(quán)利要求1所述的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的測 試前管路上、所述的測試管路（12)前后兩端以及保溫箱（13)中均設(shè)有溫度傳感器(6)，測試 后管路上設(shè)有壓力傳感器(16);溫度傳感器、壓力傳感器分別通過三通接頭與管路相連接。10.如權(quán)利要求9所述的用于負溫高壓的伽馬射線密度測量系統(tǒng)，其特征在于，各個位 置的溫度傳感器、壓力傳感器以及信號處理設(shè)備（15)還向采集系統(tǒng)(20)發(fā)送其所采集的數(shù) 據(jù)或信號。
【文檔編號】G01N9/24GK205719858SQ201620380729
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】王帥, 曹冬冬, 郭亞軍, 馮松
【申請人】西安建筑科技大學(xué)