地层水流速度测量系统的制作方法

本发明涉及中子装置领域，尤其涉及一种地层水流速度测量系统。

背景技术：

密封式中子发生器，即使产生快中子的氖氖核反应在密封管内发生的中子发生器。密封式中子发生器一般采用潘宁型磁放电式电子源，高压电源采用正弦波交流高压变压器，用钦丝控制管内氖气气体。与开管式中子发生器相比，体积小、易屏蔽，可用于现场分析。

然而，现有技术中的密封式中子发生器的结构较为落后，中子产生效率低下，耗能较高，且应用领域较为狭窄。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种地层水流速度测量系统，首先，优化中子发生器的结构，提高中子发生效率和速度，其次，将中子发生器应用到地层水流速度测量中，提供了一套相应的测量机制，最后，还针对中子发生器的高危性设置了人体检测系统，以用于在检测到附近存在人体时及时进行报警。

根据本发明的一方面，提供了一种地层水流速度测量系统，所述系统包括：中子生成设备、发射设备和地层下方探测器；所述中子生成设备用于生成快中子脉冲，所述发射设备与所述中子生成设备连接，用于耦合所述中子生成设备以向地层发射快中子脉冲；其中，所述地层下方探测器用于测量地层水流速度。

更具体地，在所述地层水流速度测量系统中，还包括：

人体识别设备，设置在所述中子生成设备的附近，用于检测所述中子生成设备周围是否存在人体。

更具体地，在所述地层水流速度测量系统中：

所述人体识别设备在检测到所述中子生成设备周围存在人体时，发出人体报警信号。

更具体地，在所述地层水流速度测量系统中，还包括：

蜂鸣设备，与所述人体识别设备连接，用于在接收到所述人体报警信号时，发出预设频率的蜂鸣声。

更具体地，在所述地层水流速度测量系统中，还包括：

双等离子体离子源结构，包括进气口、气体腔体、阴极、磁场线圈、中间电极、扩张杯、阳极板、绝缘垫圈、引出电极、引出电源和放电电源，所述进气口设置在所述气体腔体的上方，用于向所述气体腔体内充入工作气体，所述阴极设置在所述气体腔体的上方，所述磁场线圈设置在所述气体腔体的左右两侧，所述中间电极设置在所述气体腔体的内壁中，所述阳极板设置在所述气体腔体的下方，所述扩张杯嵌入在所述阳极板内，位于所述气体腔体的正下方，所述绝缘垫圈位于所述中间电极和所述阳极板之间，用于实现所述中间电极和所述阳极板之间的绝缘，所述引出电极设置在所述扩张杯的正下方，所述导出电源设置在所述阳极板的右侧，所述放电电源设置在所述右侧磁场线圈主体的右侧；

所述中子生成设备，包括屏蔽罩、中子输出口、冷却管、高压电缆、绝缘环、靶片、加速电极和真空泵，所述屏蔽罩用于实现对所述双等离子体离子源结构、所述加速电极、所述靶片、所述绝缘环和所述高压电缆的屏蔽，所述屏蔽罩包括前端屏蔽壳体和后端屏蔽壳体，所述前端屏蔽壳体用于容纳所述双等离子体离子源结构，所述后端屏蔽壳体耦合所述前端屏蔽壳体，用于容纳所述加速电极、所述靶片、所述绝缘环和所述高压电缆，所述中子输出口设置在所述后端屏蔽壳体的上表面，所述真空泵与所述后端屏蔽壳体容纳空间连通，用于将所述后端屏蔽壳体容纳空间抽成真空以形成真空腔体，所述高压电缆插入在所述真空腔体的右端，所述绝缘环设置在所述高压电缆的外部，所述靶片设置在所述加速电极和所述高压电缆之间；

所述发射设备，耦合中子生成设备以向地层发射快中子脉冲，所述快中子脉冲活化地层下的水的氧原子核，使得地层下的水产生放射性氮原子核；所述地层下方探测器，包括γ射线测量设备、测距设备、水流速度分析设备和地下通信设备，所述γ射线测量设备设置在地层下方探测器上，用于确定测量到放射性氮原子核在β衰减过程中产生的γ高能射线的时间以作为检测时间输出；所述测距设备设置在地层下方探测器上，用于确定所述发射设备到所述地层下方探测器的相对距离；所述水流速度分析设备设置在地层下方探测器上，分别与所述γ射线测量设备和所述测距设备连接，用于所述基于检测时间和所述相对距离确定地层中最近位置的水流速度；所述地下通信设备设置在地层下方探测器上，与所述水流速度分析设备连接，用于接收所述水流速度，并将所述水流速度无线发射到地面通信设备；地面通信设备，与所述地下通信设备建立双向无线通信链路，以接收来自所述地下通信设备的水流速度。

更具体地，在所述地层水流速度测量系统中：

所述加速电极的设计参数为100-120kv，束流为1-2ma，具有多级加速结构。

更具体地，在所述地层水流速度测量系统中：

所述高压电缆位于高压接头的中心柱上，所述绝缘环设置在所述高压接头的外表面上。

更具体地，在所述地层水流速度测量系统中：

所述高压接头内还包括冷却管和变压器油管，所述冷却管和所述变压器油管都设置在所述高压电缆和所述绝缘环之间。

更具体地，在所述地层水流速度测量系统中：

所述磁场线圈包括左侧磁场线圈主体和右侧磁场线圈主体。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的地层水流速度测量系统的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的地层水流速度测量系统的地层下方探测器的结构方框图。

附图标记：1中子生成设备；2发射设备；3地层下方探测器；31γ射线测量设备；32测距设备；33水流速度分析设备；34地下通信设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的地层水流速度测量系统的实施方案进行详细说明。

快中子是指在核裂变反应中产生的自由中子，其动能很高，对应的速度约为14000千米/秒，相当于光速的5％。他们被称作快中子，以区别于热中子和宇宙射线或者加速器中产生的高能中子。快中子可以通过中子慢化过程转变为热中子。中子慢化主要依靠减速剂。在核反应堆中，通常使用重水、轻水、或石墨来使中子减速。

当前，无法为中子发生器应用到地层水流速度测量提供适应的安全实现机制，为了克服上述不足，本发明搭建了一种地层水流速度测量系统，关键在于，通过优化后的中子发生器以及包括γ射线测量设备、测距设备、水流速度分析设备和地下通信设备的地层下方探测器实现地层水流速度的准确测量。

图1为根据本发明实施方案示出的地层水流速度测量系统的结构方框图，所述系统包括中子生成设备、发射设备和地层下方探测器；

其中，所述中子生成设备用于生成快中子脉冲，所述发射设备与所述中子生成设备连接，用于耦合所述中子生成设备以向地层发射快中子脉冲；

其中，所述地层下方探测器用于测量地层水流速度。

接着，继续对本发明的地层水流速度测量系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述测量系统中：人体识别设备，设置在所述中子生成设备的附近，用于检测所述中子生成设备周围是否存在人体。

在所述测量系统中：所述人体识别设备在检测到所述中子生成设备周围存在人体时，发出人体报警信号。

在所述测量系统中，还包括：蜂鸣设备，与所述人体识别设备连接，用于在接收到所述人体报警信号时，发出预设频率的蜂鸣声。

在所述测量系统中，还包括：

双等离子体离子源结构，包括进气口、气体腔体、阴极、磁场线圈、中间电极、扩张杯、阳极板、绝缘垫圈、引出电极、引出电源和放电电源，所述进气口设置在所述气体腔体的上方，用于向所述气体腔体内充入工作气体，所述阴极设置在所述气体腔体的上方，所述磁场线圈设置在所述气体腔体的左右两侧，所述中间电极设置在所述气体腔体的内壁中，所述阳极板设置在所述气体腔体的下方，所述扩张杯嵌入在所述阳极板内，位于所述气体腔体的正下方，所述绝缘垫圈位于所述中间电极和所述阳极板之间，用于实现所述中间电极和所述阳极板之间的绝缘，所述引出电极设置在所述扩张杯的正下方，所述导出电源设置在所述阳极板的右侧，所述放电电源设置在所述右侧磁场线圈主体的右侧；

所述中子生成设备，包括屏蔽罩、中子输出口、冷却管、高压电缆、绝缘环、靶片、加速电极和真空泵，所述屏蔽罩用于实现对所述双等离子体离子源结构、所述加速电极、所述靶片、所述绝缘环和所述高压电缆的屏蔽，所述屏蔽罩包括前端屏蔽壳体和后端屏蔽壳体，所述前端屏蔽壳体用于容纳所述双等离子体离子源结构，所述后端屏蔽壳体耦合所述前端屏蔽壳体，用于容纳所述加速电极、所述靶片、所述绝缘环和所述高压电缆，所述中子输出口设置在所述后端屏蔽壳体的上表面，所述真空泵与所述后端屏蔽壳体容纳空间连通，用于将所述后端屏蔽壳体容纳空间抽成真空以形成真空腔体，所述高压电缆插入在所述真空腔体的右端，所述绝缘环设置在所述高压电缆的外部，所述靶片设置在所述加速电极和所述高压电缆之间；

所述发射设备，耦合中子生成设备以向地层发射快中子脉冲，所述快中子脉冲活化地层下的水的氧原子核，使得地层下的水产生放射性氮原子核；

如图2所示，所述地层下方探测器，包括γ射线测量设备、测距设备、水流速度分析设备和地下通信设备，所述γ射线测量设备设置在地层下方探测器上，用于确定测量到放射性氮原子核在β衰减过程中产生的γ高能射线的时间以作为检测时间输出；所述测距设备设置在地层下方探测器上，用于确定所述发射设备到所述地层下方探测器的相对距离；所述水流速度分析设备设置在地层下方探测器上，分别与所述γ射线测量设备和所述测距设备连接，用于所述基于检测时间和所述相对距离确定地层中最近位置的水流速度；所述地下通信设备设置在地层下方探测器上，与所述水流速度分析设备连接，用于接收所述水流速度，并将所述水流速度无线发射到地面通信设备；

地面通信设备，与所述地下通信设备建立双向无线通信链路，以接收来自所述地下通信设备的水流速度。

在所述测量系统中：所述加速电极的设计参数为100-120kv，束流为1-2ma，具有多级加速结构。

在所述测量系统中：所述高压电缆位于高压接头的中心柱上，所述绝缘环设置在所述高压接头的外表面上。

在所述测量系统中：所述高压接头内还包括冷却管和变压器油管，所述冷却管和所述变压器油管都设置在所述高压电缆和所述绝缘环之间。

在所述测量系统中：所述磁场线圈包括左侧磁场线圈主体和右侧磁场线圈主体。

另外，所述地面通信设备可以为频分双工通信设备。频分双工是指上行链路和下行链路的传输分别在不同的频率上进行。

在频分双工模式中，上行链路和下行链路的传输分别在不同的频率上进行。f1和f2分别为正在进行业务传输的某一移动台的发送频率和接收频率。

在第一、二代蜂窝系统中，基本都是采用fdd技术来实现双工传输的。特别是在第一代蜂窝系统中，由于传输的是连续的基带信号，必须用不同的频率来提供双工的上下行链路信道。在第一代蜂窝系统中传输连续信息采用fdd技术时，收发两端都必须有产生不同载波频率的频率合成器，在接收端还必须有一个防止发射信号泄漏到接收机的双工滤波器。另外，为了便于双工器的制作，收发载波频率之间要有一定的频率间隔。在第二代的gsm、is-136和is-95等系统中，也采用了fdd技术。在这些系统中，由于信息是以时隙方式进行传输的，收发可以在不同的时隙中进行，移动台或基站的发射信号不会对本接收机产生干扰。所以，尽管采用的fdd技术，也不需要昂贵的双工滤波器。

fdd模式的特点是在分离(上下行频率间隔190mhz)的两个对称频率信道上，系统进行接收和传送，用保护频段来分离接收和传送信道。

采用包交换等技术，可突破二代发展的瓶颈，实现高速数据业务，并可提高频谱利用率，增加系统容量。但fdd必须采用成对的频率，即在每2x5mhz的带宽内提供第三代业务。该方式在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在非对称的分组交换(互联网)工作时，频谱利用率则大大降低(由于低上行负载，造成频谱利用率降低约40％)，在这点上，tdd模式有着fdd无法比拟的优势。

采用本发明的地层水流速度测量系统，针对现有技术中中子发生器应用领域狭窄的技术问题，通过改善中子发生器的内部结构，增加中子发生器的安防等级以及建立确定测量到放射性氮原子核在β衰减过程中产生的γ高能射线的时间以作为检测时间、确定所述发射设备到所述地层下方探测器的相对距离、基于检测时间和所述相对距离确定地层中最近位置的水流速度的地层水流速度测量模式，从而解决了上述技术问题。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。