Способ измерения расхода жидкости

 

Использование: в медицине, химии, метрологии для измерения малых расходов. Сущность изобретения: движущую жидкость поляризуют сильным магнитным полем, производят отметку изменением ядерной намагниченности при регистрации сигнала ядерного магнитного резонанса и определяют расход по градуированной зависимости или по формуле.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых расходов в медицине, химии, метрологии.

Известен способ измерения расхода, в котором измеряемая жидкость в постоянном поле поляризатора приобретает ядерную намагниченность и поступает затем в катушку анализатора, в объеме которого попеременно производится отметка и анализ ядерной намагниченности с помощью нового детектора, управляемого генератором импульсов.

Наиболее близким к описываемому является известный способ измерения расхода, включающий поляризацию движущейся жидкости сильным магнитным полем, периодическую отметку ее путем изменения ядерной намагниченности, регистрацию сигнала ядерного магнитного резонанса путем измерения амплитуды и периода отметки.

Амплитуда сигнала ЯМР в устройстве регистрации пропорциональна суммарному магнитному моменту ядер в датчике, то есть ядерной намагниченности втекающей жидкости, поэтому приход в устройство регистрации отмеченной жидкости с уменьшенной величиной ядерной намагниченности уменьшает амплитуду сигнала ЯМР.

Расход жидкости определяется по времени t с момента отметки жидкости в устройстве отметки до момента изменения амплитуды сигнала, регистрируемого в устройстве регистрации: Q= , где V - объем измерительного участка трубопровода между устройством отметки и устройством регистрации.

Достоинство меточного метода в отсутствии необходимости градуировки и значительно меньшем влиянии времени релаксации на результаты измерений. Основной недостаток - наличие измерительного участка трубопровода, объем которого V в 5-10 раз превышает объем датчика устройства регистрации сигнала ЯМР. Это приводит к размагничиванию жидкости при малых расходах, что делает невозможным измерение расхода ниже величины Q , где Т1 - продольное время релаксации жидкости.

Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых расходов в сторону малых величин.

Поставленная цель достигается тем, что движущуюся жидкость поляризуют сильным магнитным полем, производят отметку изменением ядерной намагниченности при регистрации сигнала ядерного магнитного резонанса, а расход определяют по градуировочному графику зависимости амплитуды сигнала от периода отметки, либо по формуле Q= 2 , (1) где Q - расход жидкости, A - амплитуда сигнала, Aо - значение A при > , Vo - объем трубопровода датчика, Т - период отметки.

Практически в качестве процесса отметки используется процесс регистрации в датчике, при этом объем измерительного участка трубопровода V совпадает с объемом Vo трубопровода анализирующего устройства (датчика). Изменение ядерной намагниченности при отметке жидкости производится переменным магнитным полем, создаваемым в устройстве регистрации для получения сигнала ЯМР. Так как переменное магнитное поле в устройстве регистрации действует непрерывно, то для обеспечения периодичности отметки это поле делается частично модулированным с периодом Т (частотой f) или на трубопровод в месте расположения устройства отметки - регистрации накладывается модулирующее магнитное поле с периодом Т (частотой f), периодически уводящее индукцию внешнего магнитного поля от резонансного значения, при котором переменное поле взаимодействует с ядерной намагниченностью. При этом моменты отметки совпадают с моментами регистрации сигнала, а время t от момента отметки жидкости в объеме Vo до момента очередной регистрации в этом объеме амплитуды сигнала составляет t= = . Если отметка жидкости производится размагничиванием ядер в объеме Vo, то через время t суммарный магнитный момент ядер в этом объеме равен суммарному магнитному моменту ядер в жидкости, поступающей в этот объем за время t. Этот магнитный момент M = Q tMo, где Mo - намагниченность (магнитный момент единицы объема) втекающей жидкости.

При этом амплитуда сигнала через время t после отметки: A = KQtMo. Если Qt > Vo, то за время t в объеме Vo происходит полная смена отмеченной жидкости на неотмеченную и амплитуда сигнала A = = KVMo = Ao. Подставив в (1) k= , получаем A= , откуда находим выражение для определения расхода Q: Q= 2 = 2 V0f, (2) где Ao - значение A при .

Можно проводить измерения расхода по амплитуде A при постоянной частоте модуляции или, подбирая частоту модуляции, fo, при которой амплитуда сигнала A= , и определяя расход по формуле Q = Vo fo.

В обоих случаях значение Ao можно определить, измеряя A при f< .

Пример осуществления способа.

Для реализации способа был создан экспериментальный образец расходомера, состоящий из магнита с полюсными наконечниками площадью 15 см2 и зазором 1 см с индукцией 0,4 Тл. В межполюсном пространстве расположен участок трубопровода диаметром 0,4 см и длиной 5 см для поляризации жидкости. В конце участка на трубопровод одета радиочастотная катушка, присоединенная к автодинному генератору схему регистрации сигнала ЯМР. Переменное магнитное поле, создаваемое катушкой, одновременно служит для отметки жидкости насыщением ядерной намагниченности. Для периодичности отметки и регистрации сигнала частота автодина синусоидально модулируется с частотой f. В другом варианте вместо модуляции частоты автодина применена синусоидальная модуляция магнитной индукции поля при помощи катушки модуляции.

Расходомер был создан для измерения расхода крови и дозировки лекарств, поэтому он имеет одноразовый сменный трубопровод с диапазоном измерений от 6 мл/мин до 60 мл/мин. Применение обычного меточного расходомера при таких расходах невозможно из-за малости амплитуды сигнала, вызванной размагничиванием ядер в объеме V, а применение амплитудного расходомера невозможно, так как время релаксации у крови зависит от гематокрита, а у лекарств - от их состава и концентрации. Таким образом, предлагаемый способ позволяет измерять малые расходы жидкости, когда Q< , где Q - расход жидкости, Vк - объем трубопровода приемной катушки, T1 - продольное время релаксации. В конкретном приведенном случае при заданном диаметре трубопровода 3 мм, Q 2-2 мл/мин. (56) Авторское свидетельство СССР N 1569558, кл. G 01 F 1/716, 1988.

Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества. Л. , Машиностроение, 1989, с. 505.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ, включающий поляризацию движущейся жидкости сильным магнитным полем, периодическую отметку путем изменения ядерной намагниченности, регистрацию сигнала ядерного магнитного резонанса путем измерения амплитуды сигнала и периода отметки, по величине которых определяют расход, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона в сторону малых расходов, отметку жидкости производят при регистрации сигнала ядерного магнитного резонанса, а величину расхода определяют по формуле Q= 2(A/A0)(V0/T) где A - амплитуда сигнала, измеренная при регистрации;
A0 - максимальная амплитуда сигнала;
V0 - объем трубопровода в зоне измерения;
T - период отметки,
или по градуировочной зависимости амплитуды сигнала от периода отметки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике измерения расхода жидкостей методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР)

Изобретение относится к технике измерения расхода жидкостей

Изобретение относится к области измерения расхода жидкостей методом ядерного магнитного резонанса

Изобретение относится к технике измерения расхода жидкостей и может быть использовано для измерения малых расходов

Изобретение относится к области измерения расхода жидкости и может быть использовано в химической, нефтехимической, топливной промышленности, в частности, в производстве кинофотоматериалов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в жидкостных ядерно-магнитных расходомерах, предназначенных преимущественно для измерения больших количеств протекающих под повышенным давлением жидкостей и пригодных для работы с агрессивными средами

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в ядерно-магнитных расходомерах для многофазной среды, предназначенных преимущественно для измерения количества жидкости в протекающей через трубопровод многофазной среде и используемых в условиях значительных перепадов температуры и влажности воздуха, в частности для измерения количества нефти, подаваемой из скважины в смеси с газом, глиной, песком и т.п

Изобретение относится к области измерения расхода жидкости методом анализа сигналов ЯМР

Изобретение относится к способам измерения расхода жидкости, а именно к области автоматизированного бесконтактного контроля расхода жидкости в трубопроводе методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР), и может быть использовано в химической, атомной, нефтеперерабатывающей промышленности для контроля агрессивных, абразивных и загрязненных жидкостей

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения расхода жидкости, транспортируемой по трубопроводу, а более конкретно к области измерения расхода нефти при взаимных расчетах

Изобретение относится к способу калибровки ядерно-магнитного расходомера. Способ калибровки ядерно-магнитного расходомера (2), выполненного с возможностью протекания многофазной среды (3) через его измерительную трубу (4), подключаемую к входной трубе (6), расположенной перед измерительной трубой (4) по направлению (5) потока среды, и к выходной трубе (7), расположенной после измерительной трубы (4) по направлению (5) потока среды, причем с измерительной трубой (4) соотнесен байпас (8), к которому относятся входной клапан (10) и/или выходной клапан (11), а также обводная труба (9), соединяемая для калибровки с одной стороны с входной трубой (6), а с другой стороны - с выходной трубой (7), а именно через входной клапан (10), или через выходной клапан (11), или через входной клапан (10) и через выходной клапан (11), характеризующийся тем, что в режиме калибровки расходомера (2) среду (3), которая в режиме измерений проходит из входной трубы (6) через входной клапан (10) байпаса (8) в измерительную трубу (3), а оттуда - через выходной клапан (11) байпаса (8) в выходную трубу (7), направляют из входной трубы (6) через входной клапан (10) байпаса (8) в обводную трубу (9), а оттуда - через выходной клапан (11) байпаса (8) в выходную трубу (7), и выполняют измерения в отношении среды (3), стоящей в измерительной трубе (4). Технический результат – обеспечение максимально незаметного переключения между режимами калибровки и измерения расхода при минимальном усложнении конструкции и эксплуатации ядерно-магнитного расходомера, что согласно изобретению обеспечивается за счет управления входным и выходным клапанами таким образом, чтобы в режиме калибровки они запирали среду в измерительной трубе. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Описан и представлен ядерно-магнитный расходомер (1) для измерения расхода протекающей через измерительную трубку (3) многофазной среды (4) с ядерно-магнитным измерительным устройством (2), причем ядерно-магнитное измерительное устройство (2) расположено вокруг измерительной трубки (3). Согласно изобретению дополнительно к ядерно-магнитному измерительному устройству (2) предусмотрено другое измерительное устройство, реализующее другой принцип измерения, в описанном и представленном примере осуществления расходомер (5) дифференциального давления. Расходомер (5) дифференциального давления выполнен для измерения дифференциального давления среды (4) в измерительной трубке (3) и по меньшей мере в двух в продольном направлении (7) измерительной трубки (3) различных точках (6а, 6b) измерения предусмотрен соответственно датчик (8а, 8b) давления. Технический результат - улучшение точности измерения расхода ядерно-магнитного расходомера для газообразной фазы. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх