Способ измерения скорости потока жидкости

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

23II42

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 42е, 23/05

Заявлено 27 т/1.1967 (№ 1168468/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.XI.1968. Бюллетень ¹ 35

МПК G 011

УДК 681.121(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Дата опубликования описания 7.IV.1969

Авторам изобретения Г. П. Беспалов, А. С. Гинзбург, Г. Г. Гуревич и Г. Х. Кирштейн

Заявитель

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ

Предлагаемый способ может быть использо,ван в химической, топливной, пищевой промышленности для бесконтактного измерения расхода сред, дающих сигнал ядерного магнитного резонанса (ЯМР) . К таким средам относятся вещества, содержащие, например, водород, азот, фтор и т. д.

Известен способ измерения скорости потока жидкости, при котором индикация совпадения скоростей движения жидкости У», и зоны срезонансным значением напряженности магнитного поля V осуществляется по минимуму амплитуды сигнала с детектора ЯМР. Полу;:àþùèéñÿ при этом выходкой сигнал зависит только от абсолютной .величины разности указанных скоростей, но оказывается нечувствительным к изменению знака этой разности.

Гакой вид сигнала затрудняет автоматизацию измерения скорости.

Описываемый способ позволяет получить сигнал, знак которого зависит от знака разности скоростей жидкости и резонансной зоны, путем создания напряженности поля с определенным градиентом в направлении движения жидкости, измерения скорости движения резонансной зоны при нулевом сигнале с детектора ЯМР и определения знака сигнала с детектора ЯМР при несовпадении скоростей резоначсной зоны и жидкости.

IIa фпг. 1 приведена блок-схема, поясняющая предлагаемый способ; на фиг. 2 показано распределение магнитного поля вблизи резоIlBHcHoII зоны и вид сигнала ЯМР при различ5 ных соотношениях скоростей.

Измерительный участок канала / помещен

B постоянное магнитное поле системы 2 и перпендикулярное ему радиочастотное поле (частоты о ) катушки 8 детектора ЯМР 4. Сигнал

10 ЯМР с детектора 4 поступает на фазочувствительный детектор 5.

Поле магнитной системы 2 распределено ,вдоль канала таким образом, что значение напряженности равно резонансному Но---15 — (у — гиромагнитное отношение резони( рующпх ядер) лишь в одном поперечном сечении измерительного участка. Вблизи этого значения Н, поле монотонно меняется вдоль

20 оси канала (ось Х), например, по линейному закону, переходя от значений Н)Нс к значениям Н(Н, (или наоборот). Сигнал ЯМР появляется не только тогда, когда поле точно равно резонансному, но и в некотором интер25 вале полей оН, соответствующем ширине линии ЯМР, поэтому наблюдается сигнал ЯМР ст жидкости, находящейся в некоторой зоне, протяженностью б„вдоль оси канала (резонансной зоне). Эта резонансная зона переме30 щается вдоль канала в направлении движения

231142

Фиг 1

Фиг. Г

Типография, и р. Сапунова, 2 жидкости. Скорость перемещения регулируется схемой б слежения.

Жидкость, находящаяся в поле Н)Нв, дает при дифференциальном прохождении на выходе детектора сигнал одной фазы, а жидкость в поле Fl(Но — другой, поэтому при таком распределении магнитного поля в резонансной зоне удается получить на выходе фазочувствительного детектора управляющий сигнал, знак которого зависит от знака рассогласования скоростей.

Действительно, в этом случае при совпадении скоростей движения жидкости и резонансной зоны объемы жидкости, находящейся в резонансной зоне по разные стороны от ее центр ального сечения, соответствующего Н„, дают сигналы одинаковой величины, но противоположного знака. Положим, что соответст.вующим .выбором амплитуды радиочастотного поля обеспечивается достаточная степень насыщения сигнала. При V ) V ненасыщенные объемы жидкости подходят к резонансу со стороны больших полей и дают увеличение сигнала в области, соответствующей H) FF>.

В,область, где Н(Нв, они,попадают уже насыщенными и поэтому не дают здесь увеличения сигнала. При V (V, соответственно увеличивается сигнал в области полей Н(Нв.

Так как резонансная зона полностью находится внутри приемной катушки детектора

ЯМР, то на выходе фазового детектора наблюдается сигнал, усредненный по всей резонансной зоне. При совпадении скоростей и V он равен нулю. B случае изменения знака рассогласования скоростей сигнал меняет

Составитель Т. Ю. Звенигородская

Редактор И. Грузова Техред Л. В. Куклина

Корректор Т, Д. Чунаева

Заказ 315/19 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

:-пак, как это видно из фиг. 2. Под воздействием этого сигнала схема б слежения изменяет скорость перемещения резонансной зоны таким образом, чтобы управляющий сигнал

5 был равен нулю. При этом скорость движения зоны равна скорости жидкости.

Таким образом, измерение скорости жидкости сводится к измерению скорости перемсщс ия резонансной зоны, при которой сигнал на

10 выходе фазового детектора равен нулю, что может быть выполнено измеритсльной схемой 7, связанной со схемой слежения. Индикация по нулевому сигналу на выходе фазового детектора позволяет более четко фикси15 ровать совпадение скоростей и, следовательно, повысить точность измерения скорости.

Предмет изобретения

Способ измерения скорости потока жидко20 сти с помощью ядерного магнитного резонанса с перемещением резонансной зоны, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения точности измерения и осуществления автоматического слежения за изменением скорости контроли25 руемой среды с учетом знака рассогласования, в движущейся резонансной зоне создают магнитное поле, напряженность которого меняется в направлении движения жидкости, измеряют скорость движения резонансной зоны

30 при нулевом сигнале с фазочувствительного детектора, включенного на выходе детектора

ЯМР, а при несовпадении скоростей жидкости и резонансной зоны определяют знак сигнала на выходе детектора ЯМР, характеризующий

35 знак рассогласования скоростей,