Способ измерения расхода

 

О П И С А Н И Е 23ll4I

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 16.1.1967 (№ 1126684/26-10) Кл. 42е, 23/05 с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.Х1.1968. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 14.П1.1969

МПК G Olf

Ъамитет по йелай1

Фаобретений и открытий при Совете Министров,СССР

УДК 681.121(088.8) Автор .изобретения

A. Б. Рухин

:Заявитель

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА

Способы измерения расхода известны.

Предложенный способ основан на предварительной поляризации ядер, создании магнитной отметки жидкости в поле с продольным градиентом под действием высокочастотного 5 поля катушки, расположенной вдоль трубопровода в области продольного градиента постоянного магнитного поля, путем синхронного с течением жидкости перемещения области выполнения резонансных условий вдоль гра- 10 диента, и регистрации в однородном магнитном поле сигнала нутации при выполнении указанных выше условий.

Способ осуществляется следующим обра- 15 зом.

Участок трубопровода, в котором происходят поляризация ядер, инверсия населенностей энергетических уровней ядер в магнитном поле (нутация) и регистрация сигнала 20

ЯМР, выполняют из диэлектрического немагнитного материала. Направление постоянного магнитного поля может быть перпендикулярным потоку жидкости, а также параллельным ему. В первом случае для нутации можно ис- 25 пользовать обычную цилиндрическую катушку, надетую на трубопровод, во втором случае — катушку, состоящую из раздельных катушек, наложенных на трубопровод сбоку, одна против другой. 30

В области катушки нутации создается стабильный во времени градиент постоянного магнитного поля, направленный вдоль трубопровода. Закон изменения напряженности

Н0 (х) поля на этом участке произвольный— линейный, квадратичный, экспоненциальный и т. д., причем градиент может иметь любой знак.

На катушку нутации подают высокочастотное напряжение, создающее переменное магнитное поле. Напря>кенность его достаточна для нутации суммарного вектора ядерной намагниченности в однородном поле, т. е. когда при течении некоторого объема жидкости вдоль всей катушки нутации в нем выполня/ ются резонанснье условия /„>„. (х) = — Н, /х), 2-" но недостаточно для нутации в поле с продольным градиентом. Поэтому, несмотря на наличие высокочастотного поля в катушке нутации, сигнал нутации в детекторе ЯМР отсутствует.

Если на катушку нутации наложить импульс магнитного поля Н (t), изменяющийся во времени ло тому же закону, что и Нс (х), но с обратным знаком, и подобрать его длительность такой, чтобы она была равна времени движения некоторого объема жидкости через катушку нутации, то этот объем жидко231141 х или W=—

Составитель Т. Ю. Звенигоровская

Редактор И. С. Грузова Техред Л. Я, Левина Корректор С. М. Сигал

Заказ 288)9 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитста по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 сти будет проходить через катушку в постоянном магнитном поле одной и той же напряженности. Суммарный ядерный магнитный момент этого объема может нутироваться на фиксированной частоте. При этом детектор

ЯМР зарегистрирует сигнал нутации, что свидетельствует о выполнении условия H (t) = х

= — H0 —, где 1 — длительность импульса;

W х — длина катушки нутации, расположенной в области градиента постоянного магнитного поля; W — скорость выбранного объема жидкости.

Резонансное сопровождение объема жидкости можно осуществить и соответствующим изменением частоты высокочастотного поля катушки нутации Н,. При этом частота, „„, должна также следовать закону Нв (х), т. е. р, p) = — и. (— ), где — у гиромагнитное отношение ядер.

В обоих случаях появление сигнала нутации х свидетельствует о выполнении условия t =—

Так как величина х фиксирована, à t можно с высокой точностью устанавливать и регистрировать, то появление сигнала нутации в датчике ЯМР может быть использовано для измерения скорости гечения жидкости. Если наблюдается периодическая последовательность сигналов нутации, то может измеряться по частоте их следования.

Соответствие длительности сопровождающих импульсов скорости перемещающегося объема жидкости тем выше, чем уже ширина линии нутации, а последняя зависит от качества градиента постоянного магнитного поля.

В потоке существует осредненный профиль

10 скоростей, поэтому для того, чтобы измерялась вполне определенная скорость, измеряемая скорость может быть, например, максимальной. В случае установившихся течений она однозначно связана со средней скоростью.

Максимальная осредненная скорость потока определяется путем дифференцирования сигнала нутации по максимуму производной, отвечающей его переднему фронту.

20 Предмет изобретения

Способ измерения расхода, использующий явление ядерного магнитного резонанса, основанный на предварительной поляризации жидкости, периодической резонансной нутации ядерной намагниченности в поле с продольным градиентом и регистрации сигнала нутации, отличающийся *тем, что, с целью повышения точности измерения, нутацию осуществля30 ют в ограниченных объемах жидкости путем перемещения резонансных условий вдоль катушки нутации со скоростью течения жидкости и по скорости резонансного сопровождения судят о расходе,