基于X射线的介质识别方法是目前主要的非接触式介质识别方法之一,在工业生产、医疗卫生、安全防卫等领域都有广泛的应用。本文根据X射线透射介质时的衰减规律,得到能够识别三相流体相含率和固体介质种类的两种介质识别算法,进而设计出一种基于X射线的介质识别系统,为石油工业提供一种快速、准确的介质识别方法。本文研究的X射线介质识别系统由双能级X射线发生系统和能谱分析系统两部分组成。根据不同能级的X射线透射介质时不同的衰减规律,采用特征能量分别为58.87keV和17.44keV的钨(W)靶和钼(Mo)靶两种X射线管组成双能级X射线源,通过相应的介质识别算法可以识别油、气、水三相混合流体的相含率或不同厚度的固体介质的种类。研制了X射线发生及控制系统,控制X射线管产生稳定可控的X射线,该射线发生系统由两极高压电压电源、灯丝电流源和控制系统组成,该系统可以通过RS-485通信接口和上位机进行通信,从而实现远程监测与控制。能谱分析系统由X射线探测系统、高速数据采集系统和多道能谱分析系统组成。X射线探测系统包括闪烁体探测器、光电倍增管、反向放大电路、滤波电路、峰值保持电路,该系统将透射介质后的X射线信号转换为电信号;高速数据采集系统由FPGA和高速A/D模数转换芯片组成,可以对X射线探测系统输出的信号进行高速采样;多道能谱分析系统对高速数据采集系统采集到的数据进行峰值检测和分道,得到特征射线的强度,通过相应的算法得到介质信息,并进行显示和存储。介质识别系统搭建完成后,进行了系统稳定性试验、油、气、水三相流体介质识别试验和固体介质识别试验。大量试验数据分析表明,该介质识别系统运行稳定可靠,对油、气、水三种成分相含率的测量误差均在4%以内,并能准确识别出不同类型的固体介质,为以后的现场试验打下了坚实的基础。