Способ одновременного определения температуры и давления Советский патент 1993 года по МПК G01K7/32 

ел

С

Сущность изобретения: на термочувствительный образец из вещества, содержащего ядра с трехуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, последовательно воздействуют радиочастотным импульсом с частотой заполнения, равной сумме частот двух соседних переходов в энергетическом спектре, а затем двумя разночастотными импульсами с частотами заполнения, равными частотам этих переходов. По частоте сигнала ядерного квадрупольного резонанса на переходе,,имеющем наибольший температурный коэффициент частоты, определяют температуру, а на переходе, имеющем наибольший барический коэффициент частоты - давление. 5 ил.

Изобретение относится к области квантовой радиофизики и предназначено для контроля и измерения температуры и давления в различных физических и технологических процессах.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 представлена схема трехуровневой неэквидистантной квадрупольной спин-системы; на фиг. 2 - импульсная программа, по которой производят возбуждение сигналов; на фиг. 3 - структурная схема возможного устройства для реализации способа; на фиг. 4 и 5 - температурные и барические зависимости частот ЯКР в SbCIs при одночастотном воздействии 123Sb.

Устройство состоит из программного блока (1) со стробируемыми усилителями; блока управления (2) задающими генераторами; генераторов первого (3) и второго (5) каналов; смесителя (4); предварительных

усилителей первого (6), второго (8), третьего (7) каналов; конечных.усилителей первого (9). второго (11), третьего (10) каналов; индикаторов температуры (12); преобразователя частота-температура (13); трехчастотного датчика с образцом (14); преобразователя частота-давление (15); индикатора давления (16); измерителей частот сигналов первого (17). второго (21). третьего (22) каналов; усилителей сигналов первого (18), второго (20), третьего (19) каналов; осциллографа (23); смесителя частот сигналов первого и второго каналов (24), нуль-органа (25).

Способ осуществляют следующим образом.

На вещество воздействуют сначала РЧ- импульсом с частотой заполнения, равной сумме частот двух соседних переходов, т.е.

.Уm + 1.m-1 Мт+1.т + .т-1 .

00

го

о ю

CJ 00

Этот РЧ-импульс формируется в третьем канале.

Через время г, которое устанавливается меньше времени поперечной релаксации, одновременно воздействуют РЧ импульсами с частотами заполнения

Шт 4- 1 . m И Шт , m - 1 . Они формируются В

первом и во втором каналах.

При этом наблюдаются три сигнала. На частоте шт 4-1. m - 1 сигнал с амплитудой

Em-И. m-1 2(1х )птН. m-1 { A(xi, yi, Zl) . . ,m- 1 s n + 1.m - 1

.{t-2r }

наблюдается в момент времени t 2г. На частоте ш т +1, m - 1 сигнал с амплитудой

Ет-Н. т 2(1х )т-И. m {B(Xj, yi, Z|) . О) т + 1 . т - 1 COS Ш т + 1 . т ft -г(1+ го- + 1.т.1) j-} U(От -Ы.т . J

наблюдается в момент времени

.m-)r VWm + 1,m

На частоте ,m -1 сигнал с амплитудой

Em, m-1 2(1х )т, m-1 {C(X|, yi,Z|) . Шт +1 , т - 1 COS . т - 1

..с.-т Х -Г1 ) :

наблюдается в момент времени

.т- Т . . Ш т. т -1

Здесь (Ix )nH-l. m-1, (Ix)m-H. т.И (lx,)m, т-1 -.

элементы матрицы оператора Ix в представлении квадрупольного гамильтониана KQ, а А, В, С являются тригонометрическими функциями угловых длительностей радиочастотных импульсов.

Вещество выбирается такое, чтобы на одном из наблюдаемых соседних переходов был наибольший температурный коэффициент частоты, а на другом, соседнем, перехо- де, - наибольший барический коэффициент частоты (см. фиг. А и 5).

По величине частоты сигнала на переходе 1/2-3/2 определяется значение температуры, а по величине частоты сигнала на переходе 3/2-5/2 - значение давления.

Правильность определения этих величин контролируется по величине частоты третьего, суммарного, перехода 1 /2-5/2.

Полученное увеличение интенсивно- , стей сигналов в Ют+1,т-г раз и сужение линий в Vjy +1 m л раз (по сравнению с обычными сигналами при одноча- статном воздействии) ведет к увеличению точности измерения частоты, а это в свою очередь естественно ведет к повышению точности определения температуры и дав

ления в VWm j. 1 m 1 раз. За счет выбора вещества можно еще повысить точность, выбрав вещество с еще большими температурными и барическими коэффициентами частот.

Формула изобретения Способ одновременного определения температуры и давления, заключающийся в размещении на объекте термочувствитель- ного образца из вещества, содержащего ядра с трехуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, воздействии на образец двумя радиочастотными импульса

ми с частотами заполнения, равными частотам двух соседних .переходов в энергетическом спектре, и измерении частоты сигнала ядерного квадрупольного резонанса на этих переходах, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности,

на термочувствительный образец предварительно воздействуют дополнительным радиочастотным импульсом с частотой заполнения, равной сумме частот двух соседних переходов, в энергетическом спектре, при этом температуру определяют по частоте сигнала на переходе, имеющем наибольший темпер/атурный коэффициент частоты, а давление - по частоте сигнала на переходе, имеющем наибольший ба ричёский коэффициент частоты.

и)

+ У Ю-1

ио

,1

UWl,

m

И)

w, w-i

О

i m + 1

и)

, т

- ± m.

W т, т-1

± m-i

Фи./

J

2Г

WJ

Ч i

МГЦ 69

80 20

, МГц

67,6

О JOO 200 300 400 500 Р .кг..

......-...-. .. сма

f60 200 240 260 Т, К

Фи г. 4