Ядерно-магнитный резонансный расходомер

 

1. ЯДЕРНО-МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ РАСХОДОМЕР, содержащий расположенные вдоль трубопровода из немагнитного материала магниты поляризатора и анализатора, анализатор, содержащий приемную катушку, присоединенную к схеме регистрации сигнала ядерно-магнитного резонанса,и блок стабилизации резонансных условий, отличающийся тем, что, с целью расширения температурного диапазона измерения, анализатор снабжен кюветой с наполнителем, обеспечивающим ядерно-магнитный резонанс на частоте , совпадающей с резонансной частотой измеряемой среды, причем кювета размещена коаксиально вокруг трубопровода и приемной катушки. 2. Расходомер по п. 1, о т л ичающийся тем, что корпус кюветы выполнен из материала, отражающего злектромагнитное поле на частоте ядерно-магнитного резонанса без с $ искажения постоянного магнитного поля анализатора, причем внутренний (Л диаметр кюветы в -чТ раз больше внещнего диаметра трубопровода.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 F 1/716

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3301180/l8-10 (22) 11.06.81 (46) 07.11.86. Бюл. № 41 (72) В.В. Екатеринин, В.П. Богданов, Г.С. Полубесов и В.Ф. Бучель (53) 681.121:539.193(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 125906, кл. G Ol F 5/00, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 448822666666, кл. G 01 Н 24/08, 1975. (54)(57) 1. ЯДЕРНО-ИАГНИТНЬЙ РЕЗОНАНСНЫЙ РАСХОДОИЕР, содержащий расположенные вдоль трубопровода из немагнитного материала магниты поляризато- ра и анализатора, анализатор, содержащий приемную катушку, присоединенную к схеме регистрации сигнала ядерно-магнитного резонанса,и блок стабилизации резонансных условий, о т л и„„Я0„„1268956 А1 ч а ю шийся тем, что, с целью расширения температурного диапазона измерения, анализатор снабжен кюветой с наполнителем, обеспечивающим ядерно-магнитный резонанс на частоте, совпадающей с резонансной частотой измеряемой среды, причем кювета размещена коаксиально вокруг трубопровода и приемной катушки.

2. Расходомер по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что корпус кюветы выполнен из материала, отражающего электромагнитное поле на частоте ядерно-магнитного резонанса без

Искажения постоянного магнитного поля анализатора, причем внутренний диаметр кюветы в Г2 раз больше внешнего диаметра трубопровода.

ll 12

Изобретение относится к устройствам для измерения расхода жидкостей и может быть использовано в химической, нефтехимической, топливной промышленности для бесконтактного измерения расхода жидких сред, дающих сигнал ядерного магнитного резонанса.

Известен ядерно-магнитный резонансный (ЯМР) расходомер жидкостей с воздействием на жидкость постоянным магнитным и высокочастотным. электромагнитным полями, в котором датчик

ЯМР— анализатор выполнен в виде ка.тушки, охватывающей участок трубопровода, изготовленного из изоляционного материала и размещенного между полюсами постоянного магнита (1).

В расходомере подобного типа получение информации о расходе возможно только в моменты возникновения ЯМР, т.е. когда выполняются условия

43 ., =ЮН где 43 — кругов ая частота высокочастотного электромагнитного поля; гидромагнитная постоянная резонирующих ядер жидкос", 68956

10

20, 25

Недостатком известного устройства является то, что стабилизация резонансных условий, заключающаяся в ав-. томатической подстройке частоты (АПЧ) высокочастотного электромагнитного поля, возможна только при наличии сигналов ЯМР от проточной жидкости, Включение этого устройства при незаполненном трубопроводе не гарантирует его работоспособность при дальнейшем заполнении проточной жидкостью, если температурные условия отличаются от тех, при которых произ— водилась настройка схемы. Наличие воздушных включений оказывает сильное дестабилизирующее действие на

АПЧ и может привести к срыву работы.

Целью изобретения является расширение температурного диапазона измерения расхода за счет создания в анализаторе условий получения сигнала

ЯМР при отсутствии проточной жидкости.

Указанная цель достигается тем, что в ядерно-магнитном резонансном расходомере, содержащем расположенные вдоль трубопровода из немагнитного ти;

Н,„ — напряженность постоянного магнитного поля анализатора.

В силу причин, определенных теорией, ЯМР является относительно узкополосным эффектом. Расстройки резонансных условий по частоте Ql, нли по полю Н на 0,637 (что вполне реально в стандартном температурном диапазоне) приводит к исчезновению сигнала ЯМР, так как происходит

25-кратная расстройка в пересчете на ширину резонанса. Если генератор высокочастотного электромагнитного поля может быть выполнен с высокой стабильностью, то изменения напряженности постоянного магнитного поля от температуры и старения не поддаются контролю, что ограничивает область применения и эксплуатационные характеристики ЯМР расходомера.

Известно также устройство для регистрации сигнала ЯМР в проточной жидкости, содержащее расположенные вдоль трубопровода из немагнитного материала магниты поляризатора и ана.пизатора, анализатор, содержащий приемную катушку, присоединенную к ñõåме регистрации сигнала ЯМР, и блок стабилизации резонансных условий l2).

55 материала магниты поляризатора и анализатора, анализатор, содержащий приемную катушку, присоединенную к схеме регистрации сигнала ядерно-магнитного резонанса, и блок стабилизации резонансных условий, анализатор снабжен кюветой с наполнителем, обеспечивающим ядерно-магнитный резонанс на частоте, совпадающей с резонансной частотой измеряемой среды, причем кювета размещена коаксиально вокруг трубопровода и приемной катушки.

Курпус кюветы может быть выполнен из материала„ отражающего электромагнитное поле на частоте ядерно-магнитного резонанса без искажения постоянного магнитного поля анализатора, причем внутренний диаметр кюветы в

- 2 раз больше внешнего диаметра трубопровода.

На чертеже изображен предлагаемый расходомер.

Расходомер состоит из магнитной системы поляризатора 1, магнитной системы анализатора.,2, трубопровода

3 с диэлектрическими стенками.

Между полюсами магнитной системы анализатора находится приемная катушка 4, присоединенная к схеме 5 регистрации ЯМР, которая имеет связь с блоком стабилизации 6 резонансных

1268956

Составитель С. Лебедев

Редактор Л. Гербер Техред Л.Олейник Корректор,В. Синицкая

Заказ 6023/42 Тираж 705 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 условий и с катушкой-отметчиком 7.

Приемная катушка 4 и участок трубопровода 3, проходящие через магнитную систему анализатора 2, окружены коаксиальной кюветой 8 с наполнителем 9 (например, водноглицериновый раствор). При таком наполнителе расходомер измеряет расход водородсодержащих жидкостей.

Расходомер работает следующим образом.

Включение расходомера при незаполненном трубопроводе приводит к поиску и захвату резонансной частоты по сигналу, получаемому приемной катушкой 4 от резонирующих ядер наполнителя 9. При подаче жидкости в расходомере замыкается обратная связь через намагниченный поток жидкости .между катушкой-отметчиком 7 и приемной катушкой 4. Катушка 7 работает в ключевом режиме и при подаче на нее радиочастоты осуществляет инверсию намагниченности протекающей через нее жидкости. Фронт. инверсной намагниченности, достигая приемной катушки 4 со скоростью, зависящей от расхода, вызывает в схеме регистрации

ЯМР амплитудные изменения продетектированного сигнала, что приводит к выключению инвертирующей радиочастоты в катушке 7. Фронт неинвертированной намагниченности, достигая катушки 4; вызывает по цепи обратной связи вклю-. чение радиочастоты в катушке 7. Таким образом, при установившемся расходе в расходомере существуют автоколебания, частота которых прямо про1

10 порциональна расходу. Расходомер предполагается использовать при автоматизации периодических и непрерывных процессов по производству кинофотоматериалов.и пластмасс, где требуется осуществлять дозирование и стабилизацию малых расходов агрессивных компонентов и катализаторов с погрешностью 1Е и менее.

В расходомере изменение темпера211 туры окружающих условий и температуры жидкости в трубопроводе в широком диапазоне не приводит к расстройке резонансных условий и потерям работоспособности расходомера. Наличие воз2 душных включений также не приводит . к срыву работы. Наличие кюветы 8 с наполнителем 9 позволяет настраивать и ремонтировать расходомер без под- ключения его к проточным магистралям.