CN103542899A - 核磁流量测量仪 - Google Patents

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    • G01F1/716—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using electron paramagnetic resonance [EPR] or nuclear magnetic resonance [NMR]

Abstract

本发明涉及一种核磁流量测量仪，具体而言，说明并示出了一种磁化装置(1)，带有由永磁体(2)产生的磁场(3,4)以用于可变地磁化在磁化区间(7)上沿着管纵轴线(8)流过管(5)的介质(6)。在其中进一步改进已知的核磁共振测量和分析方法的结果的质量的根据本发明的磁化装置(1)的特征首先且主要在于在介质(6)中的磁场(3,4)在磁化区间(7)上具有唯一的方向。

Description

核磁流量测量仪
技术领域
本发明涉及一种用于测量流过测量管的介质的流量的核磁流量测量仪，带有用于磁化在磁化区间(Magnetisierungsstrecke)上沿着测量管的纵轴线流过测量管的介质磁化的装置，其中，用于产生用来磁化介质的磁场的该磁化装置设有永磁体并且具有在测量管的纵轴线的方向上相继布置的至少两个磁化区段。
背景技术
具有核自旋的元素的原子核还具有通过核自旋引起的磁矩。该核自旋可理解为可通过向量描述的旋转脉冲，并且相应地磁矩也可通过平行于该旋转脉冲的向量的向量来描述。在存在宏观磁场时，原子核的磁矩的向量平行于在原子核的部位处的宏观磁场的向量取向。在此，原子核的磁矩的向量围绕在原子核的部位处的宏观磁场的向量旋进(präzessieren)。旋进的频率被称为拉莫尔频率(Lamorfrequenz)ωL并且与磁场强度值B成比例。根据ωL=γ·B计算该拉莫尔频率。其中，γ为旋磁比，其对于氢原子核来说最大。
利用在存在宏观磁场时原子核在磁矩的情况下的旋进的特性的测量和分析方法被称为核磁共振测量或分析方法。核磁共振的英文概念是“nuclear magnetic resonance”。通常将由旋进的原子核在不同的边界条件下在传感器线圈中感应的电压用作用于该测量和分析方法的输出参数。利用核磁共振的测量仪的示例为核磁流量测量仪，其测量流过测量管的多相的介质的流量且分析该介质。
用于在利用核磁共振的情况下分析的前提是介质的待分析的相可被激励成可进行不同的核磁共振。分析可包括介质的单个相的流动速度和单个相在多相的介质处的相对份额。核磁流量测量仪例如可使用来分析从油源中输送的多相的介质。该介质主要包括多个相－原油、天然气以及盐水，其中，所有的相都包含氢原子核。
分析从油源中输送的介质也可利用所谓的检验分离器来进行。该检验分离器分离所输送的介质的一小部分、使介质的单个相彼此分离并且确定单个相在介质处的份额。然而检验分离器不能可靠地测量小于5%的原油份额。由于每个(油)源的原油份额持续下降且多个(油)源的原油份额已经小于5%，所有现在不可在使用检验分离器的情况下经济性地开采这种(油)源。为了还可继续开采带有非常小的原油份额的(油)源，相应地需要精确的流量测量仪。
从用于计算拉莫尔频率ωL的等式中可直接显而易见的是拉莫尔频率ωL与在待检验的介质中的宏观磁场的磁场强度B的值成比例，且因此磁场强度的值也直接作用于在传感器线圈中感应的电压的频率。同样宏观磁场关于传感器线圈的定向的方向也影响在传感器线圈中感应的电压。通常，穿过介质的宏观磁场与理想均匀的磁场的偏差导致测量质量的降低并且由此导致更不准确的测量结果。
直接除了之前阐述的不期望的偏差中之外，期望且已知的是在介质中磁场的梯度。
放弃考虑带有梯度的磁场，因为以下实施方案可明显地应用于带有梯度的磁场。
从美国公开文献2008/0 174 309中已知一种核磁流量测量仪，本发明基于该核磁流量测量仪。在此适用于属于磁化装置的磁化元件的是该磁化元件实施成空心柱状并且在其内腔中具有均匀的磁场。该磁化元件如此相继地布置在测量管上，即磁化元件的同心的纵轴线与测量管的纵轴线重合。流过测量管的介质的磁化可通过以下方式以不同的方式来调节(即改变)，即单个的磁化元件的均匀的磁场或者彼此平行地或者彼此逆平行地取向。
美国公开文献2008/0 174 309的图7详细显示了带有六个相继布置的磁化区段的磁化装置。在此，在根据图a)的实现方案中如此调节所有的磁化区段使得单个磁化区段的均匀的磁场在介质中彼此平行地取向。而在根据图b)的实现方案中将相应三个磁化区段联合成一个组。在每个组内磁化区段的均匀的磁场彼此平行地取向。然而一个组的均匀的磁场逆平行于另一组的均匀的磁场取向。最后根据图c)还再次形成两组磁化区段，然而一个组带有四个磁化区段而另一个组带有两个磁化区段。在此同样适用的是在每个组中的单个的磁化区段的均匀的磁场彼此平行地取向，然而一个组的单个的磁化区段的均匀的磁场逆平行于另一个组的磁化区段的均匀的磁场取向。
发明内容
基于之前详细描述的现有技术，本发明的目的在于提供一种在可实现的测量结果的质量方面经改进的核磁流量测量仪。
根据本发明的核磁流量测量仪的特征首先主要在于，即使在在介质中在磁化区间的长度上不同的磁场强度的情况下在整个磁化区间上磁场也具有相同的方向或所有的磁场具有相同的方向。
通过以下方式对可实现的测量结果的质量的改进是出人意料的，即即使在在介质中在磁化区间的长度上不同的磁场强度的情况下在整个磁化区间上磁场也具有相同的方向或所有的磁场具有相同的方向。与不是根据本发明实施的、例如如之前详细描述的那样如此实施的核磁流量测量仪相比，根据本发明实施的核磁流量测量仪在测量管中更精确地确定例如介质的单个相的流动速度和单个相在多相的介质处的相对份额。
在这一点上应指出的是在本发明的范围中主要涉及核磁流量测量仪，然而以根据本发明为特征的根据本发明的核磁流量测量仪不局限于应用在核磁流量测量仪中，而是也可以其它方式来运用，例如相当普遍地运用在石化工业或化学工业中。
显然存在设计和改进根据本发明的核磁流量测量仪的不同的可能性。
如果如之前已经阐述的那样，根据本发明在介质中的磁场在整个磁化区间上具有相同的方向或所有的磁场具有相同的方向，则这不因此意味着该相同的方向仅可为完全确定的方向。而是磁场或所有的磁场可具有任意的方向，其中，限制是其全都具有相同的方向。
补充地，根据本发明的核磁流量测量仪的一特别优选的实施形式的特征在于磁化区段中的每个具有配备有永磁体的内部载体和配备有永磁体的外部载体，且内部载体围绕测量管布置而外部载体围绕内部载体布置，并且为了改变在介质中的磁场强度并且由此也改变介质的磁化，在内部载体与外部载体之间的定向可通过内部载体和/或外部载体围绕区段旋转轴线的旋转来进行调节，其中，通常区段旋转轴线与测量管的纵轴线重合。
在根据本发明的核磁流量测量仪的最后描述的特别优选的实施形式中，可通过内部载体和/或外部载体绕区段旋转轴线的旋转来调节介质中的磁场强度，该磁场强度通过叠加由内部载体的永磁体产生的磁场和由外部载体的永磁体产生的磁场得到。通过磁场强度在磁化区间上的可调节性也可调节流过测量管的介质的磁化。
在根据本发明的核磁流量测量仪的一特别的实施形式中，在其中如之前描述的那样设置有内部载体和外部载体，仅由内部载体引起的磁场强度和仅由外部载体引起的磁场强度可为不同的。然而优选地是仅由内部载体引起的磁场强度和仅由外部载体引起的磁场强度相同。那么在考虑到本发明的最初的教导的情况下，在核磁流量测量仪的之前描述的特别优选的实施形式中(在该核磁流量测量仪中设置有内部载体和外部载体)给出两种调节可能性。一种调节可能性的特征在于内部载体和外部载体的磁场“相加”，得到的磁场因此具有为通过内部载体实现的磁场强度或通过外部载体实现的磁场强度的两倍大的磁场强度。对于另一种调节可能性，在其中，那么与之前所描述的调节可能性相比，在内部载体与外部载体之间的定向变换了180°，磁场彼此抵消使得在介质中没有磁场起作用。
在内部载体与外部载体之间的定向可通过以下方式实现，即不仅使内部载体而且使外部载体围绕区段旋转轴线旋转。然而优选地，内部载体关于测量管实现成静止而同心地围绕内部载体布置的外部载体可围绕区段旋转轴线旋转。外部载体相对于内部载体的可旋转的实现方案与内部载体相对于外部载体的可旋转的布置方案相比是有利的，因为内部载体被外部载体遮盖且因此与操纵内部载体相比可更简单地实现对外部载体的操纵。
外部载体可围绕区段旋转轴线旋转的支承可通过以下方式实现，即内部载体在其两个端部中的每个处相对于区段旋转轴线固定地与相应区段载体相连接而外部载体与该区段载体形成至少一个轴向滑动支承，且外部载体与内部载体形成至少一个径向滑动支承。通过该轴向滑动支承和径向滑动支承保留的外部载体的运动自由为外部载体围绕区段旋转轴线的可旋转性。
可旋转地支承的外部载体的操纵可通过执行器来实现。该执行器可包括与区段旋转轴线同心地布置在外部载体处的齿圈、接合到齿圈中的小齿轮以及使小齿轮旋转的电马达。通过操控电马达将由电马达施加的转矩经由小齿轮传递到齿圈上，从而使外部载体相对于内部载体旋转。作为电马达可使用同步电马达优选地步进电马达。
如果为了操纵可旋转地支承的外部载体而设置有执行器，那么该执行器也可构造成用于在介质中的最大旋转磁场的情况下和在介质中的最小旋转磁场的情况下来调节定向。在使用步进电马达时，在介质中的最大旋转磁场的情况下和在介质中的最小旋转磁场的情况下的定向通过在给定旋转方向时以已知的初始的定向起的步进的数量来已知。初始的定向可通过在外部载体处的旗状件(Fahne)和不一起旋转的光栅来探测。备选地，在介质中的最大旋转磁场的情况下和在介质中的最小旋转磁场的情况下的定向也可通过该旗状件和光栅发出信号。那么不需要使用步进电马达而例如可使用同步电马达。当然也可利用之前描述的手段可复现地调节在内部载体与外部载体之间的其它的定向。
在本发明的另一优选的设计方案中，通过第二类型的配备有永磁体的磁化区段来磁化介质，在其中，可调节磁阻抗以用于改变在介质中的磁场强度以及由此也改变介质的磁化。磁阻抗的可调节性例如可通过以下方式实现，即磁化区段包括第一子区和第二子区并且通过子区隔开。在第一子区与第二子区之间在隔开时得到的间隙为磁化区段的磁阻抗并且该磁阻抗可通过间隙的大小来调节。在此，间隙的增大导致更大的磁阻抗并且这导致在介质中的磁场强度的减小。如果穿过介质的磁通量也流过轭状物(Joch)，则也可在该轭状物中影响磁阻抗。例如在该轭状物中可存在磁通量流经的切口并且可通过将良好地导磁的填塞物推入到该切口中或从中拉出来调节磁阻抗。
在本发明的另一优选的设计方案中，磁化装置或至少一个磁化区段布置成可沿着测量管的纵轴线运动。可通过磁化装置或磁化区段沿着测量管的纵轴线相对于测量装置的可调节的距离来调节在测量装置处的介质的磁化。可以这种方式利用介质的不同的磁化来进行测量。
至此仅仅在通过所描述的磁化装置产生磁场方面进行了阐述，由永磁体产生该磁场。通过永磁体产生磁场的一相当特别优选的可能性通过将永磁体布置为哈尔巴赫阵列(Halbach-Array)来实现。那么在磁化区段中不仅内部载体的永磁体布置为哈尔巴赫阵列而且外部载体的永磁体也布置成哈尔巴赫阵列。在此内部载体的磁场在内部载体之外基本上延伸到内部载体的内腔中。相应地外部载体的磁场在外部载体之外基本上延伸到外部载体的内腔中。
在至此介绍的根据本发明的磁化装置中，仅仅通过由永磁体产生的磁场来进行磁化流过测量管的介质。在介质中的磁场强度的改变通过外部载体和内部载体的彼此的旋转且如有可能通过改变磁阻抗来实现。在此磁场强度的改变通过在磁化装置处的机械的改变来实现。
在本发明的一备选的设计方案中，为了改变在介质中的磁场强度并且由此改变介质的磁化而如此将至少一个电磁体布置在磁化装置处使得该电磁体的磁场平行或逆平行于磁化装置的磁场取向。由此可通过该电磁体实现在介质中存在的磁场或者减小了由该电磁体产生的磁场强度或者使磁场强度增加了由该电磁体产生的磁场强度。因此不再需要用于改变在介质中的磁场强度的机械的改变。
附图说明
现在特别存在设计和改进根据本发明的核磁流量测量仪的不同的可能性。为此，参考从属于权利要求1的权利要求并且参考结合属于根据本发明的核磁流量测量仪的磁化装置的附图对优选的实施例的描述。其中：
图1a显示了带有三个磁化区段的磁化装置的实施例，
图1b以俯视图显示了图1a中的磁化装置，
图2a显示了图1a中的磁化装置的磁化区段中的一个，
图2b以分解图显示了图2a中的磁化区段，
图3显示了图2b中的磁化区段的内部磁体载体和外部磁体载体，
图4a显示了在图3中的内部磁体载体的内腔中的磁场，
图4b显示了在图3中的外部磁体载体的内腔中的磁场，
图5a显示了在内部载体与外部载体之间的第一定向的情况下在图2a中的磁化区段的内部载体的内腔中产生的磁场，以及
图5b显示了在内部载体与外部载体之间的第二定向的情况下在图2a中的磁化区段的内部载体的内腔中产生的磁场。
参考标号列表
1 磁化装置
2 永磁体
3,4 磁场
5 测量管
6 介质
7 磁化区间
8 测量管的纵轴线
9 磁化区段
10 内部载体
11 内部载体纵轴线
12 外部载体
13 外部载体纵轴线
14 区段旋转轴线
15 内部磁体载体
16a,16b 内环
17 杆状磁体容纳部
18 杆状磁体凹口
19 外部磁体载体
20a,20b 外环
21a,21b 区段载体
22 管状凹口
23a,23b 载体定向标记。
具体实施方式
根据本发明涉及一种用于测量流过测量管5的介质6的核磁流量测量仪，带有用于磁化在磁化区间7上沿着测量管5的纵轴线8流过测量管5的介质6的磁化装置1。在此用于用来产生磁化介质6的磁场3、4的该磁化装置1设有永磁体2且该磁化装置1具有在测量管5的纵轴线8的方向上相继布置的至少两个磁化区段9。这未在附图中很大程度地示出，因为附图主要显示属于根据本发明的核磁流量测量仪的磁化装置1。
根据本发明，在介质6中的磁场3、4在整个磁化区间7上具有相同的方向。
附图显示了属于根据本发明的核磁流量测量仪的磁化装置1的实施例，其中，在图1a中在其整体性方面示出了该磁化装置1。
多个杆状的永磁体2(参见图2a至5b)产生穿过流过测量管5的介质6的磁场3、4(参见图1b和图3至5b)。地磁区仍然继续不考虑。在沿着测量管5的纵轴线8延伸的磁化区间7上在磁场3、4的情况下进行介质6的穿过。显然测量管5至少在磁化区间7上由不影响磁场的材料制成。在介质6在磁化区间7的区域中的由磁化区间7的长度和介质6的流动速度得出的停留时间期间进行流动的介质6的磁化。
磁化装置1由单个磁化区段9模块化地来构造，即磁化装置1可包括任意多个磁化区段9。该实施例包括三个磁化区段9(参见图1a)，而由于模块性也可包括或少或多的磁化区段9。
在所示出的实施例中，三个磁化区段9相应形成一起形成磁化区间7的同样长的子磁化区间。由永磁体2产生的在介质6中的磁场3、4在磁化区间7上仅具有唯一的方向，参见图1b。如果此处论及在介质6中的磁场3、4在磁化区间7上的唯一的方向，那么不排除该方向的波动。然而该方向的波动如此小使得实现力求达到的测量精度。在附图中未示出磁场3、4的边缘效应－例如边缘效应出现在磁化区间7的端部处。
在图2a和2b中示出了三个磁化区段9中的任一个的重要构件，其中，图2a显示了在组合成整体的状态中的磁化区段9而图2b以分解图显示了磁化区段9。磁化区段9包括基本上空心柱状的、带有同心的内部载体纵轴线11的内部载体10和基本上空心柱状的、带有同心的外部载体纵轴线13的外部载体12，其中，外部载体12可围绕区段旋转轴线14旋转。
内部载体10主要包括基本上空心柱状的内部磁体载体15和环盘状的两个内环16a、16b，并且内部载体10围绕内部载体纵轴线11的内半径大于测量管5的外半径。在内部磁体载体15中设置有多个杆状磁体容纳部17。这些杆状磁体容纳部17中的每个具有平行于内部载体纵轴线11的轴线并且包括与其相应的轴线同心地设置的多个杆状磁体凹口18。杆状磁体容纳部17在内部磁体载体15的整个长度上延伸并且属于杆状磁体容纳部17的所有杆状磁体凹口18具有相同的矩形的内截面。如果论及物体的长度，意指该物体沿着其纵轴线的大小(Ausdehnung)。杆状的永磁体2插入到杆状磁体容纳部17中。永磁体2从内部磁体载体15的一端侧或另一端侧被推入到杆状磁体容纳部17中，并且所插入的永磁体2的长度相应于内部磁体载体15的长度。杆状磁体凹口18的内截面如此与永磁体2的外截面相匹配使得内部磁体载体15使插入到杆状磁体容纳部17中的永磁体2以不可围绕其相应的纵轴线旋转的方式取向。内部磁体载体15不阻止所插入的永磁体2在内部载体纵轴线11的方向上的运动，因此所插入的永磁体2可在该方向上运动。
内环16a通过螺栓连接与内部磁体载体15的一端侧固定地相连接，内环16b通过螺栓连接与内部磁体载体15的另一端侧固定地相连接。与内部磁体载体15相连接的内环16a和16b阻止所插入的永磁体2在内部载体纵轴线11的方向上的运动。所插入的永磁体2完全由所插入的永磁体2和杆状磁体凹口18的相互协调的横截面并由内环16a、16b来固定。内环16a、16b中的每个的向外指向的端面位于垂直于内部载体纵轴线11的平面中。内环16a的向外指向的同心的面和内环16b的向外指向的同心的面位于共同的内圆柱面中，该内圆柱面未被内部磁体载体15穿透。内部磁体载体15和与其相连接的内环16a、16b同心地相对于内部载体纵轴线11取向。
外部载体12主要包括空心柱状的外部磁体载体19和环盘状的两个外环20a、20b。在外部磁体载体19中设置有多个杆状磁体容纳部17。这些杆状磁体容纳部17中的每个具有平行于外部载体纵轴线13的轴线并且包括与其相应的轴线同心地设置的多个杆状磁体凹口18。该杆状磁体容纳部17在外部磁体载体19的整个长度上延伸并且属于杆状磁体容纳部17的所有的杆状磁体凹口18具有相同的矩形的内截面。矩形的、杆状的永磁体2被插入到该杆状磁体容纳部17中。永磁体2从外部磁体载体19的一端侧或另一端侧被推入到杆状磁体容纳部17中，并且所插入的永磁体2的长度相应于外部磁体载体19的长度。杆状磁体凹口18的内截面如此与永磁体的外截面相匹配使得外部磁体载体19使被插入到杆状磁体容纳部17中的永磁体2以不可围绕其相应的纵轴线旋转的方式取向。内部磁体载体15不阻止所插入的永磁体2在外部载体纵轴线13的方向上的运动，因此所插入的永磁体2可在该方向上运动。
外环20a通过螺栓连接与外部磁体载体19的一端侧固定地相连接，外环20b通过螺栓连接与外部磁体载体19的另一端侧固定地相连接。与外部磁体载体19相连接的外环20a和20b阻止所插入的永磁体2在外部载体纵轴线13的方向上的运动。所插入的永磁体2完全由所插入的永磁体2和杆状磁体凹口18的相互协调的横截面并由外环20a、20b来固定。外环20a、20b中的每个的向外指向的端面位于垂直于外部载体纵轴线13的平面中。外环20a的向内指向的同心的面和外环20b的向内指向的同心的面位于共同的外圆柱面中，该外圆柱面未被外部磁体载体19穿透。外部磁体载体19和与其相连接的外环20a、20b与外部载体纵轴线13同心地取向。
内部载体10的长度稍微大于外部载体12的长度，并且外圆柱面的半径稍微大于内圆柱面的半径。通过将外部载体12引导到内部载体上使内部载体10和外部载体12组合在一起。在已组合的状态中内部载体纵轴线11和外部载体纵轴线13重合并且内环16a、16b的向外指向的端面稍微突出超过外环20a、20b的向外指向的端面。
除了内部载体10和外部载体12之外，磁化区段9中的每个主要包括平板状的两个区段载体21a、21b。在该区段载体21a、21b中的每个中设置有用于穿引测量管5的圆形的管状凹口22。区段载体21a通过螺栓连接固定地与内环16a相连接而区段载体21b通过螺栓连接固定地与内环16b相连接。区段载体21a、21b在垂直于内部载体纵轴线11的平面中的大小超过外部载体12在该平面中的大小。
通过两个径向滑动支承阻止外部载体12在相对于外部载体纵轴线13的径向方向上相对于内部载体10的运动。第一径向滑动支承由外环20a的向内指向的径向表面与内环16a的向外指向的径向表面一起形成，而第二径向滑动支承由外环20b的向内指向的径向表面与内环16b的向外指向的径向表面一起形成。
通过两个轴向滑动支承阻止外部载体12在相对于外部载体纵轴线13的轴向方向上相对于内部载体10的运动。第一轴向滑动支承由外环20a的端侧的向外指向的表面与区段载体21a的向内指向的表面一起形成，而第二轴向滑动支承由外环20b的端侧的向外指向的表面与区段载体21b的向内指向的表面一起形成。
外部载体12相对于内部载体10的唯一保留的运动自由为围绕外部载体纵轴线13的旋转。区段纵轴线14通过定义与外部载体纵轴线13重合。之前提及的外圆柱面与内圆柱面的半径的微小差别如此分配使得保证径向滑动支承的功能，而之前所提及的内部载体10和外部载体12的长度的微小差别如此分配使得保证轴向滑动支承的功能。径向滑动支承和轴向滑动支承的相互处于接触的表面如此设计，即在外部载体12相对于内部载体10旋转时，磨损和用于旋转所需的转矩尽可能小。
图3显示了在已引入永磁体2的情况下在已组合的状态中的内部磁体载体15和外部磁体载体19。在内部磁体载体15的柱形的内腔中的磁场3、4由内部磁体载体15的永磁体2的磁场3和外部磁体载体19的永磁体2的磁场4的叠加产生。在介质6中的磁场3、4的磁场强度沿着任何任意的平行于区段旋转轴线14的线在磁化区段9的长度上是恒定的。此外，磁场3、4在磁化区段9的长度上是均匀的。如果在此论及在介质6中的磁场3、4在磁化区段9的长度上的恒定的磁场强度或均匀性，那么不排除磁场3、4的磁场强度和均匀性的波动。然而磁场强度和均匀性的波动如此小使得达到力求的测量精度。
外部磁体载体19关于内部磁体载体15的定向通过在内部磁体载体15的端侧处的定向标记23a和通过在外部磁体载体19的端侧处的定向标记23b来指示。内部磁体载体15与测量管5的径向距离和外部磁体载体19与内部磁体载体15的径向距离尽可能小。通过该很小的距离使待以磁场3、4穿流的体积(在其中还布置有测量管5)最小化并且相应地也使待由永磁体2施加的磁通量最小化。相应地，更大的径向距离可能需要更多的永磁体材料。
图4a以俯视图显示了带有已引入的永磁体2的内部磁体载体15。该内部磁体载体15使已引入的永磁体2取向成哈尔巴赫阵列，其磁场3在内部磁体载体15之外主要在内部磁体载体15的柱形的内腔中延伸并且在介质6中是均匀的。图4b以俯视图显示了带有已引入的永磁体2的外部磁体载体19。该外部磁体载体19使已引入的永磁体2同样取向成哈尔巴赫阵列，其磁场4在外部磁体载体19之外主要在外部磁体载体19的柱形的内腔中延伸并且在介质6中是均匀的。两哈尔巴赫阵列如此彼此协调，即在介质6中磁场3和磁场4的磁场强度的值同样大。由于这种情况，即磁场3基本上不在内部载体15的外腔中延伸，为了使外部载体12旋转，基本上仅需要克服径向滑动支承和轴向滑动支承的摩擦。
图5a以彼此第一定向显示了带有已引入的永磁体2的内部磁体载体15和外部磁体载体19。磁场3和磁场4彼此平行地取向。在介质6中通过叠加引起的磁场的磁场强度因此认为是磁场3或磁场4自身的磁场强度的两倍大。图5b以彼此第二定向显示了带有已引入的永磁体2的内部磁体载体15和外部磁体载体19。磁场3和磁场4彼此逆平行地取向。因此在介质6中不存在磁场。如果在此论及在介质6中不存在磁场，不排除在介质6中存在带有很小的磁场强度的磁场。然而残留的磁场强度如此小使得达到力求的测量精度。
磁化装置1的三个磁化区段9(参见图1a)如此彼此取向，即其区段旋转轴线14与测量管5的纵轴线8重合。附加地，内部载体10如此彼此定向，即其磁场3彼此平行。外部载体12中的每个可与其它外部载体12无关地围绕测量管5的纵轴线8旋转，并且外部载体12中的每个的旋转通过执行器(在图中不可见)来实现。该执行器可调节外部载体12相对于内部载体10的任意的定向。
在用于使磁化装置1运行的第一方法中，通过执行器始终使三个外部载体12如此彼此定向，即磁场4彼此平行。因此一起且均匀地实现三个外部载体12相对于内部载体10的旋转。通过外部载体12相对于内部载体10的旋转将在介质6中的磁场3、4在磁化区间7上调节到在零与认为是磁场3或磁场4自身的两倍磁场强度之间的任意磁场强度上。因此流动的介质6的磁化相应地变化。在介质6中的磁场3、4在磁化区间7上仅具有唯一的方向。附加地，在介质6中的磁场3、4的磁场强度沿着任何任意的平行于测量管5的纵轴线8的线在磁化区间7上是恒定的。此外，磁场3、4在磁化区间7上是均匀的。
在用于使磁化装置1运行的第二方法中，三个磁化区段9的外部载体12彼此无关地定向。在此调节外部载体12中的每个相对于其内部载体10的仅仅两个不同的定向。对于第一定向，相应的磁化区段9的磁场3和磁场4平行地取向。在介质6中的磁场3、4的磁场强度认为是磁场3或磁场4自身的磁场强度的两倍。对于第二定向，磁场3和磁场4逆平行地取向。在介质6中的磁场强度3、4为零。在介质6可利用该方法发生磁化时，始终以在介质6中的相同的磁场强度进行磁化。在介质6中的磁场3、4与单个磁化区段9的外部载体12在磁化区间7上的定向无关地具有仅仅唯一的方向。

Claims (16)

1.一种用于测量流过测量管(5)的介质(6)的流量的核磁流量测量仪，带有用于磁化在磁化区间(7)上沿着所述测量管(5)的纵轴线(8)流过所述测量管(5)的所述介质(6)的磁化装置(1)，其中，用于产生用来磁化所述介质(6)的磁场(3,4)的所述磁化装置(1)设有永磁体(2)并且具有在所述测量管(5)的纵轴线(8)的方向上相继布置的至少两个磁化区段(9)，其特征在于，即使在所述介质(6)中在所述磁化区间(7)的长度上不同的磁场强度的情况下在整个所述磁化区间(7)上所述磁场(3或4)具有相同的方向或所有的磁场(3和4)具有相同的方向。
2.根据权利要求1所述的核磁流量测量仪，其特征在于，所述磁化区段(9)中的每个具有配备有永磁体(2)的内部载体(10)和配备有永磁体(2)的外部载体(12)，并且所述内部载体(10)围绕所述测量管(5)布置而所述外部载体(12)围绕所述内部载体(10)布置，并且为了改变在所述介质(6)中的磁场强度且由此也改变所述介质(6)的磁化，在所述内部载体(10)和所述外部载体(12)之间的定向可通过使所述内部载体(10)和/或所述外部载体(12)围绕区段旋转轴线(14)旋转来调节。
3.根据权利要求2所述的核磁流量测量仪，其特征在于，在所述磁化元件(9)中的每个中，或者在所述内部载体(10)与所述外部载体(12)之间的定向针对在所述介质(6)中的最大场强度(3,4)来调节或者在所述内部载体(10)与所述外部载体(12)之间的定向针对在所述介质(6)中的最小场强度(3,4)来调节。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的核磁流量测量仪，其特征在于，在所述磁化元件(9)中的至少一个中，所述内部载体(10)的磁场(3)和所述外部载体(12)的磁场(4)如此构造使得在针对在所述介质(6)中的最小磁场强度(3,4)而在所述内部载体(10)和所述外部载体(12)之间定向时在所述介质(6)中不存在磁场。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的核磁流量测量仪，其特征在于，在所述磁化元件(9)中的至少一个中，所述内部载体(10)相对于所述测量管(5)固定而所述外部载体(12) 支承成可围绕所述区段旋转轴线(14)旋转。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的核磁流量测量仪，其特征在于，在所述磁化元件(9)中的至少一个中，所述内部载体(10)在其两端部中的每个处相对于所述区段旋转轴线(14)固定地与相应一个区段载体(21a,21b)相连接，所述外部载体(12)与所述内部载体(10)形成至少一个径向滑动支承而所述外部载体(12)与所述区段载体(21a,21b)形成至少一个轴向滑动支承。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的核磁流量测量仪，其特征在于，在所述磁化元件中的至少一个中，为了使所述内部载体(10)和/或所述外部载体(12)优选地所述外部载体(12)围绕所述区段旋转轴线(14)旋转，设置有执行器。
8.根据权利要求7所述的核磁流量测量仪，其特征在于，在所述磁化元件(9)中的至少一个中，可通过所述执行器至少在所述介质(6)中的最小的磁场(3,4)的情况下调节在所述内部载体(10)与所述外部载体(12)之间的定向和至少在所述介质(6)中的最大的磁场(3,4)的情况下调节在所述内部载体(10)和所述外部载体(12)之间的定向。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的核磁流量测量仪，其特征在于，设置有配备有永磁体(2)的至少另一磁化区段(9)且可调节所述另一磁化区段(9)的磁阻抗以用于改变在所述介质(6)中的磁场强度(3,4)并且由此也改变所述介质(6)的磁化。
10.根据权利要求9所述的核磁流量测量仪，其特征在于，所述另一磁化区段包括第一子区和第二子区并且两个子区被间隔开并且在所述第一子区与所述第二子区之间通过间隔开得到的间隙为可调节的磁阻抗。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的核磁流量测量仪，其特征在于，所述永磁体(2)布置为哈尔巴赫阵列。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的核磁流量测量仪，其特征在于，为了改变在所述介质(6)中的磁场强度且由此也改变所述介质(6)的磁化，至少一个电磁体布置在所述磁化装置(1)处，所述电磁体的磁场与所述磁化装置(1)的磁场(3,4)平行地或逆平行地取向，并且可调节由所述电磁体产生的磁场的磁场强度。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的核磁流量测量仪，其特征在于，所述磁化装置(1)或至少一个磁化区段(9)布置成可沿着所述测量管(5)的纵轴线(8)运动，并且可通过所述磁化装置(1)或所述磁化区段(9)沿着所述测量管(5)的纵轴线(8)相对于测量装置的可调节的距离来调节在所述测量装置处的所述介质(6)的磁化。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的核磁流量测量仪，其特征在于，所述磁化区段(9)形成不同长的子磁化区间。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的核磁流量测量仪，其特征在于，由永磁体(2)产生的、在所述介质(6)中的磁场(3,4)的磁场强度沿着任何任意平行于所述测量管(5)的纵轴线(8)的线在所述磁化区段(9)中的每个的长度上或者在所述磁化区间(7)上是恒定的。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的核磁流量测量仪，其特征在于，由所述永磁体(2)产生的、在所述介质(6)中磁场(3,4)在所述磁化区段(9)中的每个的长度上或者在所述磁化区间(7)上是均匀的。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105651346A (zh) * 2014-11-27 2016-06-08 克洛纳有限公司 用于运行核磁流量测量设备的方法
CN106053299A (zh) * 2015-04-12 2016-10-26 艾斯拜克特Ai有限公司 非圆形横截面管道中的流体的nmr成像
CN106574905A (zh) * 2014-08-29 2017-04-19 克洛纳有限公司 用于运行核磁流量计的方法和核磁流量计
CN107110676A (zh) * 2015-01-16 2017-08-29 赛诺菲-安万特德国有限公司 流量传感器
CN107449473A (zh) * 2016-05-31 2017-12-08 克洛纳有限公司 用于运行核磁式流量仪的方法和核磁式流量仪
US10174569B2 (en) 2013-06-20 2019-01-08 Aspect International (2015) Private Limited NMR/MRI-based integrated system for analyzing and treating of a drilling mud for drilling mud recycling process and methods thereof
US10444170B2 (en) 2015-07-02 2019-10-15 Aspect Ai Ltd. System and method for analysis of fluids flowing in a conduit
US10598581B2 (en) 2013-11-06 2020-03-24 Aspect Imaging Ltd. Inline rheology/viscosity, density, and flow rate measurement
US10655996B2 (en) 2016-04-12 2020-05-19 Aspect Imaging Ltd. System and method for measuring velocity profiles
US10670574B2 (en) 2015-01-19 2020-06-02 Aspect International (2015) Private Limited NMR-based systems for crude oil enhancement and methods thereof

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9395222B2 (en) * 2011-11-20 2016-07-19 Krohne Ag Magnetization device for a nuclear magnetic flow meter
WO2018187825A1 (en) * 2017-04-13 2018-10-18 The University Of Queensland Measurement magnet arrangement
US11460330B2 (en) 2020-07-06 2022-10-04 Saudi Arabian Oil Company Reducing noise in a vortex flow meter
CN111759306B (zh) * 2020-08-04 2023-11-24 重庆邮电大学 一种单边磁粒子成像检测装置
US11525723B2 (en) 2020-08-31 2022-12-13 Saudi Arabian Oil Company Determining fluid properties
US11428557B2 (en) 2020-08-31 2022-08-30 Saudi Arabian Oil Company Determining fluid properties
US11549836B2 (en) 2021-05-26 2023-01-10 Saudi Arabian Oil Company Liquid NMR signal boost during NMR flow metering of wet gas flow using enhanced signal relaxation and/or dynamic nuclear polarisation using immobilised radicals
RU207846U1 (ru) * 2021-09-06 2021-11-19 ООО "Мехатрон сервис" Электромагнитный расходомер

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006032896A1 (de) * 2006-07-15 2008-01-17 Fachhochschule Kiel Magnetisch-induktiver Durchflussmesser
WO2010077649A2 (en) * 2009-01-02 2010-07-08 Baker Hughes Incorporated Appartus and methods for estimating downhole field compositions
CN101900797A (zh) * 2009-03-02 2010-12-01 信越化学工业株式会社 永磁体磁场产生器和产生可变磁场的方法
US7872474B2 (en) * 2006-11-29 2011-01-18 Shell Oil Company Magnetic resonance based apparatus and method to analyze and to measure the bi-directional flow regime in a transport or a production conduit of complex fluids, in real time and real flow-rate

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4782295A (en) * 1987-06-01 1988-11-01 Lew Hyok S Nuclear magnetic resonance flowmeter
US4862128A (en) * 1989-04-27 1989-08-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Field adjustable transverse flux sources
GB2291198B (en) * 1994-07-06 1999-01-13 Alwin Bayer Detection of magnetised fluid flows
RU2152006C1 (ru) * 1998-03-12 2000-06-27 ТОО "Фирма "Юстас" Ядерно-магнитный расходомер для многофазной среды
IES20000763A2 (en) * 1999-09-21 2001-04-04 Magnetic Solutions Holdings Lt A device for generating a variable magnetic field
US6320488B1 (en) * 2000-07-31 2001-11-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Magic cylinder adjustable in field strength
US6577125B2 (en) * 2000-12-18 2003-06-10 Halliburton Energy Services, Inc. Temperature compensated magnetic field apparatus for NMR measurements
US6737864B2 (en) * 2001-03-28 2004-05-18 Halliburton Energy Services, Inc. Magnetic resonance fluid analysis apparatus and method
GB0421266D0 (en) * 2004-09-24 2004-10-27 Quantx Wellbore Instrumentatio Measurement apparatus and method
US6989730B1 (en) * 2005-05-24 2006-01-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Adjustable toroidal magnet
DE102006031425A1 (de) * 2006-07-05 2008-01-10 Forschungszentrum Jülich GmbH Magnetsystem mit variabler Feldstärke
DE102014010324B3 (de) * 2014-05-23 2015-02-05 Krohne Ag Kernmagnetisches Durchflussmessgerät und Verfahren zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgeräts
DE102014015943B3 (de) * 2014-07-10 2015-07-09 Krohne Ag Verfahren zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgeräts

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006032896A1 (de) * 2006-07-15 2008-01-17 Fachhochschule Kiel Magnetisch-induktiver Durchflussmesser
US7872474B2 (en) * 2006-11-29 2011-01-18 Shell Oil Company Magnetic resonance based apparatus and method to analyze and to measure the bi-directional flow regime in a transport or a production conduit of complex fluids, in real time and real flow-rate
WO2010077649A2 (en) * 2009-01-02 2010-07-08 Baker Hughes Incorporated Appartus and methods for estimating downhole field compositions
CN101900797A (zh) * 2009-03-02 2010-12-01 信越化学工业株式会社 永磁体磁场产生器和产生可变磁场的方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10174569B2 (en) 2013-06-20 2019-01-08 Aspect International (2015) Private Limited NMR/MRI-based integrated system for analyzing and treating of a drilling mud for drilling mud recycling process and methods thereof
US10598581B2 (en) 2013-11-06 2020-03-24 Aspect Imaging Ltd. Inline rheology/viscosity, density, and flow rate measurement
CN106574905A (zh) * 2014-08-29 2017-04-19 克洛纳有限公司 用于运行核磁流量计的方法和核磁流量计
CN105651346A (zh) * 2014-11-27 2016-06-08 克洛纳有限公司 用于运行核磁流量测量设备的方法
CN107110676A (zh) * 2015-01-16 2017-08-29 赛诺菲-安万特德国有限公司 流量传感器
US10670574B2 (en) 2015-01-19 2020-06-02 Aspect International (2015) Private Limited NMR-based systems for crude oil enhancement and methods thereof
CN106053299A (zh) * 2015-04-12 2016-10-26 艾斯拜克特Ai有限公司 非圆形横截面管道中的流体的nmr成像
US10809338B2 (en) 2015-04-12 2020-10-20 Aspect Ai Ltd. System and method for NMR imaging of fluids in non-circular cross-sectional conduits
CN106053299B (zh) * 2015-04-12 2020-10-30 艾斯拜克特Ai有限公司 非圆形横截面管道中的流体的nmr成像
US10444170B2 (en) 2015-07-02 2019-10-15 Aspect Ai Ltd. System and method for analysis of fluids flowing in a conduit
US10655996B2 (en) 2016-04-12 2020-05-19 Aspect Imaging Ltd. System and method for measuring velocity profiles
CN107449473A (zh) * 2016-05-31 2017-12-08 克洛纳有限公司 用于运行核磁式流量仪的方法和核磁式流量仪
CN107449473B (zh) * 2016-05-31 2021-09-10 克洛纳有限公司 用于运行核磁式流量仪的方法和核磁式流量仪

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