Ямр-способ измерения расхода жидкости

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 991173(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 06.07. 81 (21) 3312342/18-10с присоединением заявки Нов(ИМ. Кп.з О 01 Г 1/62 Государственный комитет СССР но делам изобретениИ и открытийР 3 УДК 681,121 с 538,143 (088.8) Дата опубликования описания 23 .01. 83 Г.С. Полубесов, В.П, Богданов, В.В. Екат инин:;, ри В.ф. Вучель(54) ЯМР-СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ Изобретение относится к измерению расхода жидкостей с применением ме" тода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) .Известен ЯМР-способ измерения рас. хода жидкости, включакщий предвари" тельную поляризацию жидкости постоянным магнитом, периодическое создание меток в потоКе путем деполяриза" ции жидкости и регистрацию скорости перемещения меток путем обнаружения исчезновения сигнала ЯМР в области создания условий ЯМР, удаленной от области нанесения меток на фиксированное расстояние (1).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 Г 2).Недостатком известного способаявляется несинхронность процессов нанесения меток и создания условий ЙМРпри выделении сигналов ЯМР. В меточных ЯМР-расходомерах резонансныеусловия в области создания условийЯМР ш кэ Нв создаются периодически,например, прн помощи гоковой.модуляции постоянного магнитного поля илипериодическим включением короткихимпульсов резонансной частоты. Частота генераторов модуляции неизменнав диапазоне измеряемых расходов.В интервале между резонанснымиимпульсами система ядерных спинов, 20 должна вернуться в то энергетическоеравновесное состояние, которое задановеличиной поля в области созданияусловий ЯМР. Если этого не происходит, каждый факт создания резонансныхусловий разрушает суммарную намагниченность жидкости, одновременно находящейся в объеме области созданияусловий ЯМР, что приводит к уменьшению амплитуды сигналов ЯМР, ухудшению отношения сигнал/шум, размытиюграниц метки, Учет этих Факторовтребует понижения частоты модуляции резонансных условий.С другой стороны область созданияусловий ЯМР имеет определенную длину 8, а средняя скорость потока ограничена, поэтому смена намагниченности внутри этой области происхо 1 здит за некоторое время 1где Б - площадь сечения трубопровода, Я - величина расхода.Очевидно, что даже беэ учета гидродинамического размытия изменения в сигналах ЯМР, позволяющих регистрировать границу метки, будут растянуты по времени на величинуИсходя из общих принципов квантования уменьшение погрешности У в определении времени продвижения границы магнитной метки требует увеличения частоты модуляции резонансных условий тм на границах метки в интервалах, 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 соотношениир)модгде м - период создания метки;- период создания условий ЯМР,"Ь - расстояние между центрамиообласти нанесения меток иобласти условий ЯМР;0 - длина области создания условий ЯМР;Квцелое 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 приемно- передающей катушкой б, расположенной в магнитной системе анализатора7. Выход датчика ЯМР 5 соединен сблоком управления 8, выход которогосоединен с делителем частоты 9 и датчиком ЯМР 5. Выход делителя 9 соединен с отметчиком 3 и блоком управле 5ния 8. Коэффициент деления делителяопределен по формуле К 6 в РРасходомер работает следующим образом.Жидкость, протекая по трубопроводу 1, приобретает ядеоную намагниченность в постоянном магнитном полеполяризатора 2. Периодически включаемый отметчик 3 создает в потоке15 при помощи катушки отметчика 4 меткиинверсной ядерной намагниченности.На выходе блока управления 8 вырабатывается частота, с которой периодически создаются условия ЯМР в катуш 20 ке б датчика ЯМР 5, при этом на выходе датчика ЯМР 5 появляются импульсные сигналы ЯМР, амплитуда которыхразлична для участков жидкости спрямой и инверсной намагниченностью,25 Эта же частота делится на заданноечисло К делителем частоты 9,30 35 40 45 50 55 60 65 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 спериодом ранее созданной метки.При неравенстве этих величин вблоке управления вырабатывается новое значение частоты, при которойпериод отметки тм, равен времени транспортирования. При этом отношение периода отметки м к периоду мрдсоздакия резонансных условий будет всегда равно К,На фиг . 2 показаны временные диаграммы для м ир при двух различных расходах.Ыеличйкы 1 ми мр применьшем расходе (фиг. 2 а, б) большесоответствующих величинм т имр приувеличенном расходе (фиг. 2 в,г), вто время как отношение/1 р одинаково в обоих случаях и равно,например ммодЕсли конструктивно обеспечить Ь / =1 б, то представленная картина будет обеспечена в широком диапазоне расходов. Это позволяет использовать при получении сигналов ЯМР самую низкую частоту модуляции, при которой 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 дискретности991173 формула изобретения ЯМР-способ измерения расхода жидкости, включающий предварительную поляризацию жидкости постоянным магнитным полем, периодическое соэдание в 10 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 щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, периоды создания меток и периоды создания усФиг, Р ираж 641 Подписное атент",г.ужгород,ул.Проектная Филиал измерений иэ-эа низкой частоты модуляции, которая всегда имела место всвязи с несинхронностью этих процессов. НИИПИ Заказ 109/55 ловий ЯМР сияхрон эиу.,т при постоянном соотношениим о= - ),к,модгде г. - период создания метки;м 4 - период создания условий ЯМР;Ь, - расстояние между центрамиобласти нанесения меток иобласти создания условийЯМР;- длина области Созданий условий ЯМР;К - целое число.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 143567, кл. 6 01 Г 1/62, 1961,2. Авторское свидетельство СССРР 202572; кл. 5 01 Б 27/78, 1964