CN210071709U - 用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置 - Google Patents
用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，包括：样品管(1)，用于输送被测流体；射频天线(2)，套设于样品管(1)外，用于产生核磁共振流体分析所需的射频磁场；磁体骨架(3)，套设于射频天线(2)外，用于产生核磁共振流体分析所需的静磁场；温度传感器(4)，位于射频天线(2)与磁体骨架(3)之间，与磁体骨架(3)贴合，用于检测磁体骨架(3)的温度；电加热带(5)，套设于磁体骨架(3)外，用于加热磁体骨架(3)；温度控制电路(6)，连接温度传感器(4)和电加热带(5)，用于控制电加热带(5)将磁体骨架(3)的温度保持在设定温度；能够将磁体骨架控制在恒定温度，保证分析测量的准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气在线计量和低场核磁共振装置领域，具体涉及一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置。
背景技术
核磁共振流体分析是一种全新的流体在线检测技术，本身具有高效、准确、绿色、安全等优势。该技术的核心部件是低场核磁共振探头，其由磁体组件、天线、谱仪、外壳等部分构成。
核磁共振流体分析仪的工作原理是利用仪器内部的永磁体产生的静磁场与天线发出的脉冲射频场在相同频率下作用在流体组分原子核上产生共振，测量到该信号变化，实现对流体的分析。因此，核磁共振现象的产生需要同时具备一个静磁场B0和一个射频磁场B1，且二者的场强必须相等。永磁体作为产生静磁场的关键组件，其对外界温度非常敏感，温度的变化会直接影响磁体所产生的磁场强度。而B1场由谱仪控制射频天线进行发射，其产生磁场的强度可以调节。所以在开始磁共振测量前，往往需要调节射频天线的发射频率，以使其产生的B1场场强等于B0场场强。
核磁共振流体分析系统是一种在线检测技术，其应用环境往往不能实现恒温，且不允许经常对天线进行调节，以调节B1场使其匹配B0场。故需要对核磁共振探头的磁体组件安装温控系统，使其长期工作于恒温环境。而流体分析仪工作环境极端(野外、低温、变温等情况)、连续工作时间长(大于2年)、磁体组件结构复杂、体积大、热传导要求高等特点，对其温控系统提出了挑战。
现有技术提供一种核磁共振多相流量计，其中包含油水组分含量测量及流速测量功能，但该产品方案没有安装温度监测和控制模块，未考虑环境温度和流体温度导致磁场频率的变化，大大影响采集信号的幅度，进而影响流体分析的结果。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，用以实现磁体骨架温度的监测与控制，保证核磁共振流体分析测量的准确性，该装置包括：
样品管1，用于输送被测流体；
射频天线2，套设于样品管1外，用于产生核磁共振流体分析所需的射频磁场；
磁体骨架3，套设于射频天线2外，用于产生核磁共振流体分析所需的静磁场；
温度传感器4，位于射频天线2与磁体骨架3之间，与磁体骨架3贴合，用于检测磁体骨架3的温度；
电加热带5，套设于磁体骨架3外，用于加热磁体骨架3；
温度控制电路6，连接温度传感器4和电加热带5，用于控制电加热带5将磁体骨架3的温度保持在设定温度。
本实用新型实施例提供的一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，在核磁共振流体分析仪探头加装温度传感器和电加热带，通过温度控制电路将磁体骨架的温度控制在恒定的温度，实现磁体骨架温度的监测与控制，保证了核磁共振流体分析测量的准确性，有利于对油田产出的流体流量、成分及性质进行在线、绿色、非侵入式、全量程检测，助力油田产出流体的准确检测和分析。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本实用新型实施例一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置的示意图。
图2为本实用新型实施例一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置的电加热带缠绕示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
本实用新型实施例提供一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，用以实现磁体骨架温度的监测与控制，保证核磁共振流体分析测量的准确性，该装置包括：
样品管1，用于输送被测流体；
射频天线2，套设于样品管1外，用于产生核磁共振流体分析所需的射频磁场；
磁体骨架3，套设于射频天线2外，用于产生核磁共振流体分析所需的静磁场；
温度传感器4，位于射频天线2与磁体骨架3之间，与磁体骨架3贴合，用于检测磁体骨架3的温度；
电加热带5，套设于磁体骨架3外，用于加热磁体骨架3；
温度控制电路6，连接温度传感器4和电加热带5，用于控制电加热带5将磁体骨架3的温度保持在设定温度。
本实用新型实施例提供的一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，将磁体骨架的温度控制在恒定的温度，实现磁体骨架温度的监测与控制，保证了核磁共振流体分析测量的准确性。
如图1本实用新型实施例一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置的示意图和图2本实用新型实施例一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置的电加热带缠绕示意图所示，本实用新型包括：样品管1，射频天线2，磁体骨架3，温度传感器4，电加热带5，温度控制电路6，内隔温层7，屏蔽导热层8，外隔温防火层9，仪器外壳10。
在具体实施核磁共振流体分析时，一个实施例中，需要将被分析的流体输入到核磁共振流体分析仪探头中，样品管1用于输送被测流体；实施例中，样品管1接收被输入的被测液体，被测液体在样品管1内被输并送进行核磁共振分析。
在具体实施时，在对进行核磁共振流体分析时，需要产生射频磁场，在一个实施例中，用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置可以包括射频天线2，套设于样品管1外，用于产生核磁共振流体分析所需的射频磁场，实施例中，为了适应不同的工作环境温度下磁体骨架3产生的静磁场，射频天线2是可以改变射频磁场的强度，以适应磁体骨架3产生的静磁场。
在具体实施时，在对进行核磁共振流体分析时，还需要产生前述的静磁场，在一个实施例中，用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置可以包括磁体骨架3，套设于射频天线2外，用于产生核磁共振流体分析所需的静磁场；实施例中，磁体骨架3可以采用永磁材料制成；磁体骨架3作为产生静磁场的关键组件，其对外界温度非常敏感，温度的变化会直接影响磁体骨架3产生的磁场强度。
由于上述原因，在具体实施时，为了监控磁体骨架3的温度，一个实施例中，用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置可以包括：温度传感器4，位于射频天线2与磁体骨架3之间，与磁体骨架3贴合，用于检测磁体骨架3的温度。实施例中，由于在某些情况下被测流体供液不足时，被测流体不能完全充满样品管1，因此将温度传感器4优选的设置于射频天线2与磁体骨架3之间贴近磁体骨架3底部的位置，这种设置能够能加准确的反应出被测流体对磁体骨架3产生的温度影响，进而能够快速的调节电加热带5，保证磁体骨架3的温度恒定。
在具体实施时，在一个实施例中用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置还需要前述的电加热带5，套设于磁体骨架3外，用于加热磁体骨架3；实施例中，为了快速的加热磁体骨架3，如图2本实用新型实施例一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置的电加热带缠绕示意图所示，电加热带5可以根据磁体骨架3的长度，以螺旋状缠绕在磁体骨架3外，实现磁体骨架3的快速加热。实施例中，为了更加均匀的加热磁体骨架3，用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置还可以包括屏蔽导热层8，套设于磁体骨架3外，与磁体骨架3紧密贴合；电加热带5可以根据磁体骨架3的长度，以螺旋状紧密缠绕在屏蔽导热层8外，屏蔽导热层8将电加热带5的温度均匀传播至磁体骨架3；通过屏蔽导热层8的设置和电加热5带螺旋缠绕的方式，实现了快速均匀加热磁体骨架3的目的，保证了核磁共振流体分析所需的稳定磁场强度，同时为了将电加热带5进行固定，在一个实施例中，还包括：铝胶带，用于将电加热5带按缠绕方向固定；由于采用铝胶带将电加热带5按螺旋缠绕的方向固定，可以保证电加热带5与磁体骨架3或屏蔽导热层8的紧密接触，实现快速高效的热量交换。
在进行核磁共振流体分析时，为了实现控制磁体骨架3温度恒定，在一个实施例中，用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置可以包括温度控制电路6，连接温度传感器4和电加热带5，用于控制电加热带5将磁体骨架3的温度保持在设定温度。温度控制电路6，根据温度传感器4检测到的磁体骨架3的温度，控制电加热带5对磁体骨架3进行加热，使得磁体骨架3的温度保持在设定温度，实施例中，温度控制电路6还可以包括加热时间控制电路，加热时间控制电路可以用于控制电加热带5的加热时间；实施例中，温度控制电路6还可以包括加热功率控制电路，加热功率控制电路可以用于控制电加热带5的加热功率；温度控制电路6通过对电加热带5的加热时间和/或加热功率进行控制，进而实现控制磁体骨架3温度的恒定。例如，温度控制电路6可以通过控制加热时间控制电路，控制电加热带5的加热时间，使磁体骨架3的温度保持在设定温度；温度控制电路6还可以通过控制加热功率控制电路，控制电加热带5的加热功率，使磁体骨架3的温度保持在设定温度；温度控制电路6更可以通过控制加热时间控制电路和/或加热功率控制电路，控制电加热带5的加热时间和/或加热功率，使磁体骨架3的温度保持在设定温度。在实施例中，本领域技术人员容易理解，温度控制电路6可以按照多种控制方式控制电加热带5，将磁体骨架3的温度保持在设定温度。例如，温度控制电路6可以根据PID控制算法，控制电加热带5将磁体骨架3的温度保持在设定温度：
其中，u(t)表示t时刻的温度值，Kp为比例增益，属于调适参数；Ki为积分增益，属于调适参数；Kd为微分增益，属于调适参数；e为误差＝设定温度值(SP)-回授值(PV)；t为目前时间；τ为积分变数，数值从0到目前的时间t。通过上述公式，温度控制电路6自动调整磁体骨架3的温度，使磁体骨架3的温度在短时间内稳定在设定温度：电加热带5在磁体骨架3外侧螺旋缠绕，加热磁体骨架3,；温度传感器4在磁体骨架3内侧，探测电加热带5的温度是否传递过了整个磁体骨架3，若探测到的t时刻的温度值偏离设定温度，就依据上述公式控制电加热带5的通断，实现控制磁体骨架3恒温的目的，将磁体骨架3的温度保持在设定温度。
前述提到的控制电加热带5将磁体骨架3的温度保持在设定温度的表达式和符号为举例说明，本领域技术人员可以理解，在实施时还可以根据需要对上述公式进行一定形式的变形和添加其它的参数或数据，或者提供其它的具体公式，这些变化例均应落入本实用新型的保护范围。
在进行核磁共振流体分析时，遇到极端恶劣环境时，会造成样品管1内被测流体的温度变化范围很大，因而会对磁体骨架3从内部产生温度影响，因此在一个实施例中，用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置还可以包括内隔温层7，套设于射频天线2与磁体骨架3之间，用于防止样品管1内被测流体温度变化影响磁体骨架3的温度，从而保证了磁体骨架3温度的恒定。
在一个实施例中，为了防止电加热带5的温度散失以及防火安全，用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，还可以包括：外隔温防火层9，套设于电加热带5外，能够将电加热带5产生的热量与外界隔离，防止温度的散失，同时也隔绝了外界温度变化对磁体骨架3的影响，也能实现防火安全的功能。
在一个实施例中，用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，还可以包括：仪器外壳10，套设于外隔温防火层9外，也能够隔绝外界温度变化对磁体骨架3的影响，实施例中，仪器外壳10具有一定的机械强度，可以抵抗外力对于核磁共振流体分析仪探头的应力变化以及损伤，保证核磁共振流体分析的准确性。
如图1和图2所示，本实用新型还提供一核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置的具体实例，该实例的结构由内往外依次为：样品管1、射频天线2、内隔温层7、温度传感器4、磁体骨架3、屏蔽导热层8、螺旋缠绕的电加热带5、外隔温防火层9和仪器外壳10，温度控制电路6连接温度传感器4和电加热带5。
在进行核磁共振流体分析时，根据实际需求和环境温度，温度控制电路6设置目标温度，温度传感器4检测磁体骨架3的温度；在磁体骨架3的温度距目标温度较大时，温度控制电路6控制电加热带5以大功率模式进行工作，并增长加热时间；在磁体骨架3的温度距目标温度较小时，温度控制电路6控制电加热带5以小功率模式进行工作，并减短加热时间；在磁体骨架3的温度达到目标温度时，温度控制电路6控制电加热带5的加热时间和加热功率，将磁体骨架3的温度稳定在目标温度。通过上述方式，实现了磁体骨架3温度的恒定，满足了核磁共振流体分析需要稳定磁场的需求。
综上，本实用新型实施例提供的一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，在核磁共振流体分析仪探头加装温度传感器和电加热带，通过温度控制电路将磁体骨架的温度控制在恒定的温度，实现磁体骨架温度的监测与控制，保证了核磁共振流体分析测量的准确性，同时还设置有屏蔽导热层和外隔温防火层，能够隔绝外界环境和被测流体温度对磁体骨架的影响，保证核磁共振流体分析仪测量的准确性，该温度控制装置使核磁共振流体计量技术离开实验室，走向工业应用领域，有利于对油田产出的流体流量、成分及性质进行在线、绿色、非侵入式、全量程检测和分析，助力油田产出流体的准确检测和分析。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，其特征在于，包括：
样品管(1)，用于输送被测流体；
射频天线(2)，套设于样品管(1)外，用于产生核磁共振流体分析所需的射频磁场；
磁体骨架(3)，套设于射频天线(2)外，用于产生核磁共振流体分析所需的静磁场；
温度传感器(4)，位于射频天线(2)与磁体骨架(3)之间，与磁体骨架(3)贴合，用于检测磁体骨架(3)的温度；
电加热带(5)，套设于磁体骨架(3)外，用于加热磁体骨架(3)；
温度控制电路(6)，连接温度传感器(4)和电加热带(5)，用于控制电加热带(5)将磁体骨架(3)的温度保持在设定温度。
2.如权利要求1所述的用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，其特征在于，还包括：
内隔温层(7)，套设于射频天线(2)与磁体骨架(3)之间，用于防止样品管(1)内被测流体温度变化影响磁体骨架(3)的温度。
3.如权利要求1所述的用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，其特征在于，电加热带(5)根据磁体骨架(3)的长度，以螺旋状缠绕在磁体骨架(3)外。
4.如权利要求3所述的用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，其特征在于，还包括：
屏蔽导热层(8)，套设于磁体骨架(3)外，与磁体骨架(3)贴合；
电加热带根据磁体骨架(3)的长度，以螺旋状紧密缠绕在屏蔽导热层(8)外，屏蔽导热层(8)将电加热带(5)的温度均匀传播至磁体骨架(3)。
5.如权利要求3所述的用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，其特征在于，还包括：铝胶带，用于将电加热带按缠绕方向固定。
6.如权利要求1所述的用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，其特征在于，磁体骨架(3)采用永磁材料制成。
7.如权利要求1所述的用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，其特征在于，还包括：
外隔温防火层(9)，套设于电加热带(5)外。
8.如权利要求7所述的用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，其特征在于，还包括：仪器外壳(10)，套设于外隔温防火层(9)外。
9.如权利要求1所述的用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，其特征在于，温度控制电路(6)包括：加热时间控制电路，用于控制电加热带(5)的加热时间。
10.如权利要求1所述的用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置，其特征在于，温度控制电路(6)包括：加热功率控制电路，用于控制电加热带(5)的加热功率。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201920368934.9U CN210071709U (zh) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | 用于核磁共振流体分析仪探头的温度控制装置 |
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| CN (1) | CN210071709U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114754829A (zh) * | 2021-01-11 | 2022-07-15 | 中国石油天然气股份有限公司 | 磁共振多相流量计温控系统及方法 |
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2019
- 2019-03-22 CN CN201920368934.9U patent/CN210071709U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114754829A (zh) * | 2021-01-11 | 2022-07-15 | 中国石油天然气股份有限公司 | 磁共振多相流量计温控系统及方法 |
| CN114754829B (zh) * | 2021-01-11 | 2024-05-28 | 中国石油天然气股份有限公司 | 磁共振多相流量计温控系统及方法 |
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