Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: 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.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2005995
Класс(ы) патента: G01F1/716
Номер заявки: 4950090/10
Дата подачи заявки: 12.03.1991
Дата публикации: 15.01.1994
Заявитель(и): Санкт-Петербургский технологический институт
Автор(ы): Жерновой А.И.; Ефимов В.Н.; Волков В.К.; Чирухин В.А.; Шаршина Л.М.
Патентообладатель(и): Санкт-Петербургский технологический институт
Описание изобретения: 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 ˙t˙Mo, где Mo - намагниченность (магнитный момент единицы объема) втекающей жидкости.
При этом амплитуда сигнала через время t после отметки: A = K˙Q˙t˙Mo. Если Q˙t > Vo, то за время t в объеме Vo происходит полная смена отмеченной жидкости на неотмеченную и амплитуда сигнала A = = K˙V˙Mo = 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.