Ямр-способ измерения расхода жидкости

Ямр-способ измерения расхода жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТЬРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 06.07. 81 (21) 3312342/18-10 (И) М. Кп.з с присоединением заявки N9— (23) Приоритет

G F 1/62

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

153) УДК 681. 121 г

:538.143 (088.81

Опубликовано 2301.83. Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 23 .01. 83 й,:,.

Г.С. Полубесов, В.П. Богданов, В.В. Екат инин, и В.Ф. Вучель

g% (72) Авторы изобретения (71) Заявитель, (54) ЯМР-С .ПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к измерению расхода жидкостей с применением метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) .

Известен ЯМР-способ измерения расхода жидкости, включакщий предварительную поляризацию жидкости постоянным магнитом, периодическое создание меток в потохe путем деполяризации жидкости и регистрацию скорости перемещения меток путем обнаружения исчезновения сигнала ЯМР в области создания условий ЯМР, удаленной от области нанесения меток на фиксированное расстояние (11.

Так как по гидродинамическим причинам граница между поляризованной и деполяриэованной жидкостью на участке между областями размывается, то мо- мент исчезновения сигнала ЯМР имеет не ярко выраженный характер, что приводит к снижению точности измерения расхода.

Известен также ЯМР-способ измерения расхода жидкости, включающий предварительную поляризацию жидкости постоянным магнитом, периодическое создание в потоке инверсной намагниченности и регистрацию скорости перемещения меток путем периодического создания условий ЯМР в области, удаленной от области меток на. фиксированное расстояние (2).

Недостатком известного способа является несинхронность процессов на. несения меток и.создания условий ЙМР при выделении сигналов ЯМР. В меточных ЯМР-расходомерах резонансные условия в области создания условий

ЯМР ш =э Нв создаются периодически, например, прн помощи -гоковой.модуляции постоянного магнитного поля или периодическим включением коротких импульсов резонансной частоты. Частота генераторов модуляции неизменна в диапазоне измеряемых расходов.

В интервале между резонансными импульсами система ядерных спинов .

2О должна вернуться в то энергетическое равновесное состояние, которое задано величиной поля в области создания условий ЯМР. Если этого не происходит, каждый факт создания резонансных условий разрушает суммарную намагниченность жидкости, одновременно находящейся в объеме области создания условий ЯМР, что приводит к уменьшению амплитуды сигналов ЯМР, ухудшению отношения сигнал/шум, размытию границ метки. Учет этих Факторов

991173

7 . Выход датчика HNP 5 соединен с блоком управления 8, выход которого соединен с делителем частоты 9 и датчиком ЯМР 5 . .Выход делителя 9 соединен с отметчиком 3 и блоком управле5 ния 8. Коэффициент деления делителя

4 определен по формуле 6 †-. е

Расходомер работает следующим образом.

Жидкость, протекая по трубопроводу 1, приобретает ядерную намагниченность в постоянном магнитном поле поляризатора 2. Периодически включаемый отметчик 3 создает в потоке

15 при помощи катушки отметчика 4 метки инверсной ядерной намагниченности.

На выходе блока управления 8 вырабатывается част та, с которой периодически создаются условия ЯМР в катуш20 ке б датчика ЯМР 5, при этом на выходе датчика ЯМР 5 появляются импульсные сигналы ЯМР, амплитуда которых различна для участков жидкости с прямой и инверсной намагниченностью.

Эта же частота делится на заданное число К делителем частоты 9. требует понижения частоты модуляции резонансных условий.

С другой стороны область создания условий ЯМР имеет определенную длину 8, а средняя скорость потока ограничена, поэтому смена намагниченности внутри этой области npoucxo3s дйт за некоторое время 1 где S — площадь сечения трубопровода,,Q — величина расхода.

Очевидно, что даже беэ учета гидродинамического размытия изменения в сигналах ЯМР, позволяющих регистрировать границу метки, будут растянуты по времени на величину

Исходя из общих принципов квантования уменьшение погрешности У в определении времени продвижения границы магнитной метки требует увеличения частоты модуляции резонансных условий f на границах метки в интервалах t, что уменьшает неопределенность в получении информации о характере изменения намагниченности.

Таким образом, имеется противоречие, которое при реализации известных способов в ЯМР-расходомерах ограничивает практическое достижение высокой точности измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения расхода.

Указанная цель достигается тем, что в ЯМР-способе измерения расхода жидкости, включающем предварительную поляризацию жидкости постоянным магнитным полем, периодическое создание в потоке меток инверсной ядерной намагниченности и регистрацию скорости перемещения меток путем периодического создания условий ЯМР в области, удаленной от области нанесения меток на фиксированное расстояние, периоды создания меток и периоды создания условий ЯМР синхронизируют при постоянном соотношении

М 0)к мод > где t период создания метки;

„— период создания условий ЯМР,"

L — расстояние между центрами о области нанесения меток и области условий ЯМР;

8 — длина области создания условий ЯМР;

К вЂ целое число.

На фиг. 1 приведены временные диаграммы,поясняющие предлагаемый способ; на фиг. 2 — структурная схема варианта исполнения расходомера.

Расходомер состоит из трубопровода 1, магнитной системы поляриза- тора 2, отметчика 3 с катушкой отметчика 4, датчика ЯМР 5 с приемнопередающей катушкой б, расположенной в магнитной системе анализатора

Частное от деления является частотой периодического включения отметчика 3. В блоке управления 8 сравнивается время транспортирования отмеченной жидкости от катушки отметчика 4 до катушки б датчика ЯМР 5 с периодом ранее созданной метки.

При неравенстве этих величин в блоке управления вырабатывается новое значение частоты, при которой период отметки t равен времени транспортирования. При этом отношение периода отметки t> к периоду м дсоздакия резонансных условий будет всегда равно К.

На фиг . 2 показаны временные диаграммы для t„, и t < при двух различных расходах.Ыеличйкы t „и мр при меньшем расходе (фиг. 2 а, б) больше соответствующих величин м т и t q* при увеличенном расходе (фиг. 2 в,г), в то время как отношение /t o одинаково в обоих случаях и равно,*например, tz/ tìîä

Если конструктивно обеспечить Ь /P =

1б, то представленная картина будет обеспечена в широком диапазоне расходов. Это позволяет использовать при получении сигналов ЯМР самую низк ую ч а стоту модуляции, при кот орой каждый момент получения сигнала ЯМР будет осуществляться от жидкости, ранее не подвергавшейся резонансному воздействию, что позволяет получать максимально возможные амплитуды сигналов ЯМР при минимальном разрушении намагниченности. Кроме того, получение сигналов ЯМР в момент нанесения фронтов метки фиг. 2 б,г,д позволяет устранить погрешность дискретности

991173

Формула иэо бретени я

Фиг. Р

ВНИИПИ Заказ 109/55 Тираж 641 Подписное

Филиал ППН "Патент",r.Óæãîpîä,óë.Ïðîeêòíàÿ,4 измерений иэ-эа низкой частоты модуляции, которая всегда имела место в связи с несинхронностью этих процессов.

ЯМР-способ измерения расхода жидкости, включающий предварительную поляриэацию жидкости постоянным магнитным полем, периодическое соэдание в t0 потоке меток инверсной ядерной намагниченности и регистрацию скорости перемещения меток путем периодического создания условий ЯМР в области, удаленной от области нанесения меток 15 на фиксированное расстояние, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, периоды создания меток и периоды создания условий ЯМР сияхрон эи у. при постоянном соотношении I. м о — ),к, йод где t — период создания метки; период создания условий ЯМР; расстояние между центрами области нанесения меток и области создания условий

HMP

0 — длина области Созданий условий НМР;.

К вЂ” целое число.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 143567 кл. G 01 F 1/62, 1961, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 2)2572 кл. G 01 N 27/78, 1964 (прототип).