СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА Советский патент 1968 года по МПК G01F1/716 G01P5/08 

Способы измерения расхода известны.

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

Способ осуш,ествляется следующим образом.

Участок трубопровода, в котором происходят поляризация ядер, инверсия населенностей энергетических уровней ядер в магнитном поле (нутация) и регистрация сигнала 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 использовать обычную цилиндрическую катушку, надетую на трубопровод, во втором случае - катушку, состоящую из раздельных катушек, наложенных на трубопровод сбоку, одна против другой.

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

HO (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. Напряженность его достаточна для нутации суммарного вектора ядерной намагниченности в однородном иоле, т. е. когда при течении некоторого объема жидкости

вдоль всей катушки нутации в нем выполняются резонансные условия /нут. () - о х),

2 ri

НО недостаточна 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 H{t), изменяющийся во времени по же закону, что и Яр (л ), но с обратным знаком, и подобрать его длительность такой, чтобы она была равна времени движения некоторого объема жидкости через катушку нутации, то этот объем жидкости 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 Н (1) - Ни- , где t - длительность импульса; X - длина катушки нутации, расположенной в области градиента постоянного магнитного поля; W - скорость выбранного объема жидкости. Резонансное сопровождение жидкости можно осуществить и соответствующим изменением частоты высокочастотного поля катушки нутации Я,. При этом частота /„ут должна также следовать закону Яо (х.), т. е. н I fнут (О /HjTv;-- о| - где - V гиромагнитное отношение ядер. В обоих случаях появление сигнала нутации свидетельствует о выполнении условия t - или W - . Так как величина х фиксирована, а t можно с высокой точностью устанавливать и регистрировать, то появление сигнала нутации в датчике ЯМР может быть использовано для измерения скорости течения жидкости. Если наблюдается периодическая последовательность сигналов нутации, то может измеряться по частоте их следования. Соответствие длительности сопровождающих импульсов скорости перемещающегося объема жидкости тем выще, чем уже ширина линии нутации, а последняя зависит от качества градиента постоянного магнитного поля. В потоке существует осредненный профиль 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, о вечающей его переднему фронту. Предмет изобретения Способ измерения расхода, использующий явление ядерного магнитного резонанса, Основанный на предварительной поляризации жидкости, периодической резонансной нутацин ядерной намагниченности в ноле с продольным градиентом и регистрации сигнала нутации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, нутацию осуществляют в ограниченных объемах жидкости путем перемещения резонансных условий вдоль катушки нутации со скоростью течения жидкости и но скорости резонансного сопровождения судят о расходе.