Расходомер Советский патент 1982 года по МПК G01F1/62 

(54) РАСХОДОМЕР

1

Изобретение относится к устройствам для измерения расхода жидкостей с использованием эффекта ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

Известен расходомер, состоящий из магнитного поляризатора, трубопровода и двух датчиков, размещенных на фиксированном расстоянии вдоль трубопровода. Датчики представляют собой радиочастотные катущки, подключенные к генераторам гармонических колебаний. С помощью первого по потоку датчика создается деполяризация или отклонение вектора намагниченности жидкости от заданного, и в потоке образуется отмеченный участок жидкости, движущийся со скоростью потока 1.

Однако нестабильность генераторов приводит к неточности измерения расхода. При изменении частоты первого датчика зона возникновения ЯМР имеет продольное перемещение вдоль трубопровода.

Известен также расходомер, который содержит магнитные системы поляризатора и анализатора, трубопровод с диэлектрическими стенками, размещенный в воздущных зазорах магнитных систем, катущки отметчика и датчика сигналов ЯМР, размещенные соосно с трубопроводом, генераторы радиочастоты, питающие катущки отметчика и датчика ЯМР, детектор, демодулятор сигналов ЯМР и электронный ключ, причем второй выход генератора радиочастоты, питающего катущку датчика сигналов ЯМР соединен через детектор и демодулятор низкочастотной огибающей сигналов ЯМР с ключом, включенным между генератором радиочастоты, питающим катущку отмет10чика, и усилителем мощности, подсоединенным к катущке,отметчика 2.

Недостатком этого расходомера является то, что нестабильность генератора, питаю;

15 щего катушку отметчика, приводит к изменению величины измерительной базы 1 о - расстояния между фактическим сечением нанесения отметки в намагниченности потока и катущкой датчика сигналов ЯМР.

К изменению длины измерительной базы

20 приводит также изменение напряженности магнитного поля HO в зоне радиочастотной катущки отметчика, например, вследствие колебаний температуры At окружающей среды или жидкости в трубопроводе. Сдвиг зоны, в которой наносится метка, определяется выражением д Л41До IQ гасГн, где К - температурный коэффициент изменения магнитного поля. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет стабилизации длины измерительной базы. Указанная цель достигается тем, чтр в расходомере, содержащем магнитные системы поляризатора и анализатора, трубопровод с диэлектрическими стенками, размещенный в воздущных зазорах магнитных систем, катущки отметчика и датчика сигналов ядерного магнитного резонанса, размещенные соосно с трубопроводом, генератор радиочастоты, детектор, демодулятор низкочастотной огибающей сигналов ядерного магнитного резонанса, причем первый выход генератора радиочастоты соединен с катушкой датчика сигналов ядерного магнитного резонанса, второй его выход через детектор соединен с демодулятором низкочастотной огибающей сигналов ядерного магнитного резонанса, а усилитель мощности соединен .с катущкой отметчика, введены делитель частоты и частотный фильтр, причем второй выход генератора радиочастоты соединен дополнительно с усилителем мощности через последовательно соединенные делитель частоты и частотный фильтр, а выход демодулятора низкочастотной огибающей сигналов ядерного магнитного резонанса соединен со стробирующим входом делителя частоты. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого расходомера. Расходомер состоит из магнитной системы поляризатора 1, магнитной системы анализатора 2, трубопровода 3 с диэлектрическими стенками. В зазоре магнитной системы анализатора, в равномерном магнитном поле находится катушка 4 датчика сигналов ЯМР, с подключенным к ней генератором радиочастоты 5. Вход генератора 5 соединен со схемой автоподстройки частоты 6, а выход - с детектором 7. Выход генератора 5 соединен также через делитель частоты 8, фильтр 9 и усилитель мощности 10 с катущкой отметчика 11, расположенной в области градиента магнитного поля анализатора. Выход детектора 7 соединен с демодулятором 12 низкочастотной огибающей сигналов ЯМР, а выход демодулятора 12 соединен со стробирующим входом делителя частоты 8. Расходомер работает следующим образом. Амплитуда сигнала ЯМР или ее полярность дает информацию о магнитной поляризации жидкости в объеме катущки 4. В расходомере катущка отметчика И при подаче на нее радиочастоты осуществляет инверсию намагниченности протекающей через нее жидкости. Участки жидкости с противоположным направлением намагниченности позволяют получить в детекторе 7 сигналы ЯМР с амплитудами разного знака, в результате чего в демодуляторе 12 возникает перепад напряжения. Этот перепад напряжения воздействует на стробирующий вход делителя частоты 8, разрешая или запрещая появление радиочастотного поля в катущке отметчика 11. Если 1о измерительная база, а W скорость течения жидкости, то через время транспортирования М фронт измененной намагниченности жидкости достигнет среднего сечения катущки 4 и сигнал ЯМР изменит свою полярность. Это изменение по цепи обратной связи переключит режим нанесения отметки в потоке. Частота повторения этих циклов 51 2Ki- 21- пропорциональна скорости течения жидкбсти, что при постоянстве сечения S на длине измерительной базы пропорционально расходу Q. Таким образом, л -2 -5:--д. Из представленной формулы очевидно, влияние to на точность измерения расхода. Изменение напряженности магнитного поля, создаваемого системой анализатора 2 приводит к изменению CQ. В расходомере компенсация изменения to осуществляется путем поддержания резонансных условий как в катушке 4 датчика сигналов ЯМР, так и в зоне катушки отметчика 11.ч Изменение напряженности магнитного поля в зоне катушки 4 отслеживается с помощью автоподстройки частоты, в то время как изменение напряженности магнитного поля в зоне катушки 11 отметчика, пропорциональное изменению напряженности поля в зоне катушки 4, не вызывает изменения величины (, поскольку катушка 1.1 питается от генератора 5 через делитель частоты 8, фильтр 9 и усилитель мощности 10. Подобную схему подачи радиочастоты в катушку 11 от генератора 5 можно реализовать всегда , так как катущка И находится в зоне градиента магнитного поля анализатора 2, т. е. в более слабом магнитном поле. Расходомер обеспечивает бесконтактное измерение расхода неэлектропроводящих жидкостей в диапазоне 0,005-0,1 и может быть использован при автоматизации периодических и непрерывных процессов по производству кинофотоматериалов и пластмасс, где требуется осуществлять дозирование и стабилизацию малых расходовагрессивных компонентов и катализаторов с высокой точностью.