Импульсный релаксометр ядерного магнитного резонанса
Союз Советски к
Социалистическими
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИДЬСТВУ и 890183 (6 I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Закалено 25.03.80 (21) 2851 267/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано «5.«2.8«.Бюллетень J% 46
Дата опубликования описания 17.12.81 (53)М. Кл.
% 018 24/06 фаударстаеный квинтет
СССР аа делан нзабретеккй к открытей (ЗЗ) ЗДК -5 . 1 1 3 (088.8 ) (72) Авторы изобретения
Т. М. Алиев, С. М. Аксельрод, В. И. Даневич, В. М. Иоф, Б. В. Клеванская, Е. М. Митюшин, Г. Л. Орлов---и,Г B. Сивушкин
Азербайджанский институт нефти и химии. (7f) Заявитель им. М. Азизбекова (54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕЛАКСОМЕТР ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО
РЕЗОНАНСА
Изобретение относится к аппаратуре для геофизических методов исследования, а именно к технике исследования образцов горных пород методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в слабом внешнем магнитном поле.
Известен релаксометр ЯМР, содержаший катушку поляризации, цепь поляризации и приема сигналов (11
Недостатком указанного релаксометра то является то, что при реактивном характере нагрузки при переходе в режим измерения в нем под действием внешних.возмушений возникает переходной колебательный процесс и процесс измерения затрудт5 няется дополнительными возмущениями.
Наиболее близким к предлагаемому является импульсный релаксометр ЯМР, со- . держащий источник тока поляризации, полевую и поляризуюшую катушки, источник
20 тока полевой катушки и стабилизатор тока, содержаший регулирутотций элемент, первый вход которого соединен с первым выходом источника тока полевой катушки, 2 а выход — с первым входом полевой катушки, цель обратной связи, имеющую последовательно включенные преобразователь тока в напряжение, опорный элемент, усилитель обратной связи и дифференциальный усилитепь, выход которого соединен с входом регулирующего элемента, резистивный делитель выходного напряжения, подключенный к выходу регулируюшего элемента и второму выходу источника тока нолевой катушки, первый вход преобразователя тока в напряжение соединен с вторым входом источника тока полевой катушки $2j
Как известно, переход к проведению измерений в средних магнитных полях имеет своей целью повысить чувствительность ЯМР— исследований образцов, отобранных в цроцессе бурения. При этом повышение чувствительности достигается путем увеличения напряженности постояиного магнитного поля по сравнению с на:пряженностью поля Земли, что обусловли вает увеличение частоты прецессии и, сле подключена одним выводом к средней точке резистивного делителя выходного нв» пряжения и вторым выводом - к второму входу дифференциального усилителя, дополнительная катушка подсоединена одним выводом к источнику тока поляризации и другим выводом — к входу поляризующей катушки, с обмоткой полевой катушки дополнительная катушка связана посредством взвимоиндукции, в конструктивно дополнительная и полевая катушки выполнены идентично, причем внутренний диаметр обмотки дополнительной катушки равен внешнему диаметру обмотки полевой ка ÊÍ.
На чертеже приведена блок-схема импульсного релаксометра ЯМР.
Релаксометр содержит регулирующий элемент 1, омический делитель выходного напряжения 2, преобразователь тока в напряжение 3, опорный элемент 4, усилитель обратной связи по току 5, дифференциальный усилитель 6, импульсный трансформатор 7, дополнительную обмотку
8, стабилизатор тока 9, полевую катушку
10, источник тока поляризации 11, поляризуюшую катушку 12, источник 13 тока полевой катушки.
Выход регулирующего элемента 1 соеЗо динен с резистивным делителем напряжения. Вторичная обмотка трансформатора подключена одним выводом х средней точ» ке резистивного делителя выходного напряжения и вторым выводом - к второму входу дифференциального усилителя, первичная обмотка трансформатора одним выводом соединена с вторым входом преобразователя тока в напряжение и вторым выводом — с входом полевой катушки. До<0 полнительная катушка подсоединена одним выводом к источнику тока поляризации и другим выводом - к входу поляризуюшей катушки.
Релвксометр работает следующим обра4 зом.
Б момент выключения тока поляризации в обмотке полевой катушки в противофазе наводятся импульсы ЭДС взаимоиндукции. При условии равенства вэаимоин50 дуктивности обмотки полевой катушки с обмотками попяризуюшей и дополнительной катушки ЭДС наводимого импульса близка к нулю. Остаточная, нескомпенсировеннвя
ЭДС вызывает изменение тока в полевой у катушке, вследствие чего во вторичной обмотке трансформатора 7 индуцируется импульс напряжения, складывающийся с напряжением, вырабатываемым цепью об3 890183
4 довательно, амплитуды наводимого сигнала.
1"
Так же, как и в репаксометрах, работающих в поле Земли, в репвксометрах среднего поля необходимо предварительное подмагничивание образцов импульсами среднего псчтя (поляризация образцов).
При отключении поля поляризации в обмотке катушки, создающей постоянное однородное поле, наводится импульс MC 10 взеимоиндукции, который, с учетом индуктивного характера нагрузки и инерци« онности регулятора, вызывает значительный переходной процесс в устройстве стабилизации тока релаксометра. При большом значении коэффициенте усиления цепи обратной связи, обеспечивающем высокую точность стабилизации, переходной процесс проявляется в виде значительных колебаний тока, питающего обмотку поле70 вой катушки, что создает крайне неблагоприятные условия для формирования и наблюдения сигналов свободной ядерной индукции.
Целью изобретения является повышение чувствительности путем улучшения динамических характеристик (при возмущениях вызываемых отклонением тока в поляризующей катушке репаксометра среднего поля) ..
Поставленная цель достигается тем, что в импульсный релаксометр ЯМР, содержащий йсточник тока поляризации, полевую и поляризуюшую катушки, источник тоха полевой катушки и стабилизатор тока, содержащий регулирующий элемент., первый вход которого соединен с первым выходом источника тока полевой катушки, а выход — с первым входом .полевой катушки, цепь обратной связи, имеющую последовательно включенные преобразователь тока в напряжение, опорный элемент, усилитель обратной связи и дефференциапьный усилитель, выход которого соединен с входом регулирующего элемента, резистивный делитель выходного напряжения, подключенный к выходу регулирующего элемента и второму выходу источника тока полевой катушки, первый вход преобразователя тока в напряжение соединен с вторым входом источника тока полевой катушки, введены дополнительная катушка и импульсный трансформатор, содержащий первичную и вторичную обмотки, причем первичная обмотка трансформатора одним выводом соединена с вторым входом преобразователя тока в напряжение и вторым выводом — с входом полевой катушки, вторичная обмотка трансформатора
&901 ратной связи. Полярность включения вто-ричной обмотки трансформатора 7 выбирается такой, чтобы при увеличении скорости нарастания тока в обмотке полевой катушки напряжение, поступающее на втсрой вход дифференциального усилителя 6, также возрастало. Это увеличивает демт фирование переходного процесса, препятствуя развитию в прецизионном стабйлизато,ре колебаний тока.
16
Таким образом, в совокупности с эффектом от введения описанной дополнительной обмотки введение импульсного трансформатора обеспечивает улучшение динамических характеристик релаксометра. t5
Побочный, нежелательный эффект от включения дополнительной катушки встречно-последоват ельно обмотке поляризующец катушки состоит в снижении напряженности результируюшего поля подмагничивания. щ
С целью ослабления этого эффекта обмотку дополнительной катушки выполняют по конструкции однотипной обмотки полевой, причем так, чтобы внутренний радиус дополнительной обмотки был равен внешнему 25 радиусу обмотки полевой катушки. При этом условие равенства взаимоиндуктивностей, с учетом того, что поляризуюшая катушка расположена внутри полевой, достигается при значительно меньшем числе витков дополнительной катушки, и ослабление напряженности поля подмагничпвания незначительно.
Таким образом, совокупный эффект от введения дополнительной обмотки и импульсного трансформатора в схему стабилизатора тока обеспечивает подавление переходных процессов в системе регулирования тока, сушественно улучшая динамические характеристики релаксометра и тем самым повышает чувствительность релак- сометра ЯМР.
Формула из обр ет ения
Импульсный релаксометр ядерного магнитного резонанса, содержащий источник тока поляризации, полевую и поляризующую
83 Ь катушки, источник тока полевой катушки и стабилизатор тока, содержащий регулирующий элемент, первый вход которого соединен с первым выходом источника тока полевой катушки, а выход - с первым входом полевой катушки, цепь обратной связи, имеющую пбследовательио включенные преобразователь тока в напряжение
I опорный элемент, усилитель обратной связи и дефференциальный усилитель, выход которого соединен со вторым входом регулируюшего элемента, резистивный делитель выходного напряжения, подключенный к выходу регулирующего элемента и второму выходу источника тока нолевой катушки, псрвый вход преобразователя тока в напряжение соединен с вторым входом ис« точнпка тока полевой катушки, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности путем улучшения динамических характеристик, в него введены дополнительная катушка и импульсный трансформатор, содержащий первичную и вторичную обмотки, причем первичная обмотка трансформатора одним выводом соеди ена с вторым входом преобразователя тока в напряжение и вторым выводом— с входом полевой катушки, вторичная обмотка трансформатора подключена одним выводом к средней точке резистивного делителя выходного напряжения и вторым выводом — второму входу дифференциального усилителя, дополнительная катушка подсоединена oIIIIIIM выводом к IIOTQHEIIffi+ тока поляризации и другим выводом — к входу поляризующей катушки, с обмоткой полевой катушки дополнительная катушка связана посредством взанмопндукцип, а конструктивно дополнительная и полевая катушки выполнены идентично, причем внутренний диаметр обмотки дополнительной катушки равен внешнему диаметруобмотки полевой катушки.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Ло 168217, кл. 4 Ol и 27/78, 1963, 2. Авторское свидетельство СССР
Мя 280980, кл. C 01 27/78, 1969.
890183
Составитель С. Покатилов
Редактор С, Тимохина Техред П. Пекарь. Корректор М. Демчик
Заказ 10957/68 Тираж 910 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
