CZ359787A3 - Magnetický průtokoměr - Google Patents

Abstract

Funkce magnetického průtokoměru je založena na magnetickém značkování vodíkových iontů obsažených v měřeném médium a měření doby průchodu těchto iontů danou vzdáleností. Značkování provádí silné impulsní magnetické pole tvořené zdrojem (3) silného impulsního magnetického pole, které natáčí magnetické momenty vodíkových jader do svého směru. Po jeho zrušení dochází k dočasné soufázové precesi těchto momentů kolem vektoru nízkého konstantního magnetického pole, tvořeného zdrojem (2) _______nízkého konstantního magnetického pole, které-tninimálně. v měřícím úseku médium prostupuje a je zpravidla kolmé na silnčimpulsní magnetické pole, Precesní pole jsou schopna indikovat čidla (4) jaderné magnetické rozonance, umístěná ve směru toku média od oblasti průsečíku silného impulsního magnetického pole s médiem. Doba průchodu iontů od tohoto průsečíku k čidlu (4) jaderné magnetické rezonance, nebo rozdíl dob průchodu mezi jednotlivými čidly, (4) jaderné magnetické rezonance měřená stopkami (5) prostřednictvím bloku (6) řídící logiky, je úměrná průtoku měřeného média.

Description

(57) Funkce magnetického průtokoměru je založena na magnetickém značkování vodíkových iontů obsažených v měřeném médium a měření doby průchodu těchto iontů danou vzdáleností. Značkování provádí silné impulsní magnetické pole tvořené zdrojem (3) silného impulsního magnetického pole, které natáčí magnetické momenty vodíkových jader do svého směru. Po jeho zrušení dochází k dočasné soufázové precesi těchto momentů kolem vektoru nízkého konstantního magnetického pole, tvořeného zdrojem (2) _nízkého konstantního magnetického pole, které-tninimálně.

v měřícím úseku médium prostupuje a je zpravidla kolmé na silnčimpulsní magnetické pole, Precesní pole jsou schopna indikovat čidla (4) jaderné magnetické rozonance, umístěná ve směru toku média od oblasti průsečíku silného impulsního magnetického pole s médiem. Doba průchodu iontů od tohoto průsečíku k čidlu (4) jaderné magnetické rezonance, nebo rozdíl dob průchodu mezi jednotlivými čidly, (4) jaderné magnetické rezonance měřená stopkami (5) prostřednictvím bloku (6) řídící logiky, je úměrná průtoku měřeného média.

tVynalez řeší magnetický průtokoměr.

Měření .velkých průtoků pomocí škrtícího zařízení s sebou .přináší nezanedbatelné energetické ztráty způsobené tlakovou diferencí na škrtícím orgánu. Jiné metody, jakonapř. elektroindukční a další, mají. omezený rozsah- použití. I aplikace magnetického průtokoměru jsou omezené. Je schopen měřit převážně větší průtoky médií obsahujících vodíkové ionty, mezi které však patří voda a její roztoky, tedy rozsáhlá oblast možných měření. Toto měření však probíhá bez energetických ztrát na měřeném médiu a bez nároků na . laminaritu oroudění. . , .Podstata maenefie) oa ze zdr .-?? pLcůtokoměru ye v tom, že. se sklá:onstzntníno magnetického pole, proštu-pu-j-í-e-í-ho-a-i-n-i-má-l-ně—v-mě-ř-í-e-í-m—úse-ku-m-ěřené-médium—a-zůro-ýe-— silného impulsního magnetického pole, jehož vektor v úzké oblastimměřeného média .protíná zpravidla v kolmém směru vektor nízkého magnetického pole, ořičemž v blízkosti oo , Pt* thiWfa trubirje umístěno ve směru Txku média od oblasti průsečíku silného impulsního magnetického pole s měřeným médiem minimálně jedno čidlo jaderné magnetické resonance, .na jehož výstup jsou napojeny přes blolí řídící·logiky stopky.

Princip funkce spočívá v magnetickém značkování vodíkových jader obsažených v měřeném médiu a měření doby průchodu

1- p V danou vzdáleností.

Principielní sestava magnetického· průtokoměru je zná* zorněna na obr.1. Obr.2 ukazuje jedno z možných provedení, včetně -blokového schématu měřící elektroniky.

Na obr.l obklopuje^otrubí ^v němž měříme průtok vhodného média, nízké konstantní magnetické pole, které je

XX. K č vytvářeno zdrojem ,2.' nízkého magnetického pole. Toto pole je v úzké oblasti měřeného média impulsně protínáno silným magnetickým polem,'které vytváří zdroj 2 silného impulsního magnetického pole a které je obvykle orientováno kolmo na směr nízkého magnetického pele. Ve směru průtoku média od oblasti jeho průsečíku s impulsním magnetickým polem je umístěno jedno nebo více čidel 4jaderné magnetické rezonance.

Tato čidla, včetně zdroje impulsního magnetického pole, spolupracují prostřednictvím, bloku 6 řídící logiky s- vhodně cejchovanými stopkami j>, jejiha údaj je úměrný rychlosti proudění měřeného média a tedy průtoku.

Silné impulsní magnetické pole v podstatě natočí magnetické momenty vodíkových jader přibližně do směru vektoru svého pole. Po jeho zrušení pak začínají vektory magnetických momentů vodíkových jader scuřázově precesovat kolem vektoru nízkého konstantního magnetického pole frekvencí

;.u f _TT»TtU: r·'

N* *'J^T-E ⁼ -^reiívence jaderné magnetické rezonance g = jaderný faktor

5,05.1c³⁷ JT'¹' = jaderný magneton h = Planckova konstanta

B = magnetická indukce nízkého . konstantního mag. pole

Tato^SOuřázová-precese—je- -po- ome-zeno-U—do.b.u.,_ř.á_do.vě sekundy_,__ než dojde k vyzáření části této· precesní energie a rozfázování precesních pohybů, měřitelná Čidly jaderné magnetické rezonance. Vlivem proudění média je tato jaderná magnetická rezonance zaznamenatelná čidly, umístěnými ve směru toku média. Doba od impulsu silného magnetického pole po impuls čidla^jaderné mag-, netické rezonance, případně doba mezi^impulsy těchto čidel^je úměrná průtoku a prostřednictvimPřidící logiky ve vhodném· tva-l ru zobrazována stopkamijE· -.· důvodů slabých signálů musí být'potrubí7včetně příslušen-S_tví_ pro měření nacházející se v bezprstředním'okolí tohoto· ’,'.'· potrubí ^'zhotoveno, alespoň v měřícím úseku ’ž”’diámághětíckých ' materiálů,' což je rovněž jedním z limitujících faktorů použitelnosti-tohoto-.způsobu měření průtoku.

Obr .2 znázorňuje.jedno z možných konkrétních uspořádání magnetického průtokoměru. Na >00 tru bí £ je navlečena snímací cívka čidla 4, jaderné magnetické rezonance a na ní solenoidová cívka 7, která ve spolupráci se zdrojem 14 konstantního proudu tvoří zdroj 2 nízkého konstantního magnetického pole, jež prochází měřeným médiem. Impulsní zdroj £ silného magnetického pole-je tvořen zdrojem £5 impulsního elekrického proudu a Helmholtzovými cívkami 8 a jeho magnetické pole je kolmé na magnetické pole nízké. 'Signál z měrných cívek čidel 4 jaderné ' magnetické rezonance je zesílen selektivním zesilovačem 9. naladěným na frekvenci očekávané jaderné magnetické rezonance, usměrněn blokem 10, integrován blokem ££, komparován v bloku 12 a společně se sinalém, od zdroje 1 ? impulsního elektrického; pole zaveden do bloku £ řídící logiky. Ta ve spolupráci se stopkami 5. změří časový interval od impulsu elektrického pole do příchodu signálu z čidla jaderné magnetické rezonance a' ve. formě průtoků znázorni. Blok 6,/je časován hodinami ££,

V případě, že v místě měření nebude rušeno magnetické pole Země, lze jej využít ja ko zdroje .nízkého konstantního, magnetického pole. V tomto případě lze očekávat f _T|,,_TP v oblasti kHz pro atomová jádra vodíku.

Použití navrhovaného magnetického průtokoměru lze očekávat především pro měřenírveYěfčh průtoků. vody a vodňyčh roztoků , dopravovaných alespoň v místě .měření vhodným potrubím, všude tam, kde je použití jiných metod pro daná kritéria nevhodné. Může to být například ve vodohospodářství. Zajímavá by byla aplikace pro přímé měření průtoku vody cirkulačními smyčkami primárního okruhu jaderných elektráren, případně měření průtoku generované páry parovody.

Claims (1)

1. ^{P ATENT}°ve nároky

   Magnetický pr-ůtokoměr je vyznačený tímj že se-skládá ze zdroje /2/ nízkého konstantního-magnetického oole, oros..k;.t . &Q í ri/ tur-í! licího mínimélna v měřicím úseku'měřené me o i;.; 2. a zdroje /3/ silného impulsního magnetické?

   ,,--,1 í: -:

   V,----- , J

   Ή r.·. +'·& ·*>

   íckého oole, přičemž v blízkosti Ιή^···'-;·^ Zprt? pzv‘iíné tl. e R. kJ ftc í /1 //^e ImístČno ve směru toku/žedia od óblasti .

   1'*} Ί •potrubí /i/Zoe průsečíku silného impulsního magnetického pole s měřeným /

   médiem minimálně jedno čidlo /4/ jaderné magnetické rezonance, na jehož výstup jsou napojeny pres blok /6/ řídící logiky stopky /5/.