SU1727084A1 - Способ измерени скорости течени жидкости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  скорости течени  жидкости в естественных водоемах, а также в некоторых типах трубопровода. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений. Суть способа заключаетс  в воздействии на поток жидкости неоднородным пространственно периодическим пол ризующим магнитным полем, длительность воздействи  которого определ етс  в зависимости от времени спин-решеточной релаксации исследуемой жидкости; после воздействи  регистрируют сигнал свободной  дерной прецессии исследуемой жидкости в магнитном поле Земли, при этом измер ют набег фазы сигнала свободной  дерной прецессии относительно фазы опорного сигнала, частота которого равна частоте прецессии  дер в неподвижной жидкости; скорость течени  жидкости определ ют по известной величине рассто ни  между центрами пол ризующих (они же приемные) катушек и по величине промежутка времени, при котором набег фазы составл ет ±.п (или кратное значение этой величины). 2 ил. сл С

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  скорости течени  жидкости в естественных водоемах, а также в некоторых типах трубопроводов.

Цель изобретени  - повышение точности измерений в случае несимметричного расположени  потока относительно источника пол ризующего магнитного пол .

Суть способа заключаетс  в следующем .

Жидкость, наход ща с  в магнитном поле Земли &0, подвергаетс  воздействию дополнительного достаточно сильного пол ризующего магнитного пол  условии Вр Во/, после выключени  которого

возникает свободна  прецесси  созданной полем Вр  дерной намагниченности жидкости М в поле Ш, дл  .чего начальное значение М(о) ориентируетс  перпендикул рно земному полю. Неоднородное пространственно периодическое поле Вр создаетс  системой нескольких одинаковых плоских рамочных пол ризующих катушек, расположенных в р д последовательно друг за другом вдоль контролируемого потока и включенных таким образом, что в центре соседних катушек вектор магнитной индукции Вр имеет противоположные направлени .

Расположение пол ризующих катушек относительно пол  §0 и вектора скорости

vi

ю VI

о

00

N

потока V показано на фиг. 1. Сигнал свободной прецессии формируетс  в системе при- емных катушек, в качестве которых целесообразно использовать пол ризующие катушки (или некоторые из них).

ЭДС сигнала свободной прецессии, наведенного в приемной катушке прецессиру- ющим в поле Во магнитным моментом/ (х, у, z, т) М(х, у, z, t)dv элементарного объема жидкости с координатами (х, у, z), равна

dE -N (1)

времени св зана лишь с движением жидкости .

Интегрирование выражени  (1) с учетом (2) по всему объему v движущейс  жидкости дает

E(t) Eo(t) ехр(- - ) ал -a (t). (3)

Явные выражени  дл  амплитуды сигнала E0(t) и фазы a(t), полученные с использованием теоремы взаимности, имеют следующий вид:

модул ции зависит только от гидродинамических параметров жидкости. При несимметричном расположении потока степень амплитудной модул ции уменьшаетс  при увеличении несимметрии и при односторон- нем расположении потока амплитудна  мо- дул ци про вл етс весьма

незначительно, что приводит к малой точности измерени . Дл  рассматриваемой конструкции пол ризующих катушек, создающих пространственно периодическое поле типа Вр(к + И, у, z) (-1)k Bp(x, у, z) (где k - целое число, I - рассто ние между центрами катушек), функции а (г) содержат параметр, завис щий только от скорости потока/Таким параметром  вл етс  промежуток времени, в течение которого фаза сигнала получает приращение± от. Если to и tk характеризуют начало и конец этого промежутка и a (tk) - a (to) ±kft, то скорость течени  V определ етс  соотношением:

V

К

tk - Ь

(8)

Способ реализуетс  с помощью устройства (см. фиг. 2), которое содержит гидродинамический стенд 1 с ламинарным потоком жидкости, многокатушечный датчик 2 сигналов ЯМР, св занный с системой 3, предназ- наченной дл  наблюдени  свободной прецессии  дер в магнитном поле и содержащей пол ризующей катушки с источником тока, усилитель и амплитудный детектор, генератор 5 опорного сигнала, вы- ход которого соединен с входами осциллографа 4 дл  наблюдени  фигур Лиссажу и параллельно ему фазометра 6 дл  измерени  разности фаз сигналов, а другие входы фазометра 6 и осциллографа 4 соединены с первым выходом усилител  системы 3, выход фазометра 6 подключен через преобразователь врем -напр жение и АЦП с самописцем 8 и осциллографом 9, а также с магнитофоном 10 дл  нагл дной регистра- ции изменени  фазы сигнала СПЯ во времени на носители разных видов и визуально.

Способ осуществл ют следующим образом .

Систему пол ризующих и приемных ка- тушек (датчик ЯМР 2) помещают в исследуемый поток жидкости. Производ т возбуждение пространственно периодического магнитного пол  Вр пропусканием тока через пол ризующие катушки системы 3. Длительность воздействи  At устанавливают , исход  из времени спин-решеточной ре лаксации  дер Ti: A t (2-3) Ti: например, дл  воды Н20 Дг(5-7)с. После выключени 

5

0 5 0

5

0 5 0 5

0 5

пол  Вр наблюдаетс  сигнал свободной  дерной прецессий в магнитном поле Земли Во, индуцированный в приемных катушках. После усилени  сигнала поступает на измеритель фазы 6. Фаза сигнала свободной прецессии измер етс  относительно фазы опорного гармонического напр жени , создаваемого генератором 5, частота которого равна частоте прецессии. В качестве опорного напр жени  целесообразно использовать дополнительный сигнал свободной  дерной прецессии от неподвижного объема жидкости, наход щегос  в том же поле В0. В этом случае обеспечиваетс  равенство частот обоих сигналов независимо от вариации магнитного пол  Земли. При измерении набега фазы определ ют промежуток времени, в течение которого величина его достигнет±  (или кратное: кл: ). По известному рассто нию между центрами катушек и величине промежутка времени, определенного по заданному набегу, фазы по формуле (8) вычисл ют скорость течени  жидкости.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ измерени  скорости течени  жидкости, заключающийс  в воздействии на поток жидкости неоднородным пространственно периодическим пол ризующим магнитным полем, длительность воздействи  которого устанавливают в зависимости от времени спин-решеточной ре- лаксации контролируемой жидкости, движущейс  во внешней области датчика сигналом ЯМР, регистрации сигнала свободной  дерной процессии жидкости в магнитном поле Земли, измерении параметра модул ции сигнала свободной  дерной прецессии , отличающи йс тем, что, с целью повышени  точности измерений в услови х несимметричного расположени  потока относительно источника пол ризующего магнитного пол , формируют опорный сигнал, .частота которого устанавливаетс  равной частоте прецессии  дер в магнитном поле Земли дл  неподвижной контролируемой жидкости, измер ют набег фазы сигнала свободной  дерной процессии относительно фазы опорного сигнала, а скорость течени  жидкости определ ют по величине времени A t, при котором набег фазы составл ет величину 1от , где К 1, 2 в

   соответствии с выражением:

   V l

   К

   АТ

   где I - рассто ние между центрами катушек датчика.

   В г

   Фиг.1