1.3.3.16 Меточные расходомеры

В меточных ядерно-магнитных рас­ходомерах на каком-либо участке пути от поляризатора до при­емной катушки «резонатора» производится создание метки в по­токе путем изменения вектора намагниченности ядер. Существует много разновидностей ядерно-магнитных ме­точных расходомеров, различающихся как способом создания метки в потоке, так и методом измерения времени.

Чаще всего отметчиком жидкости служит нутационная катуш­ка, находящаяся между поляризатором и «резонатором». Через нее импульсами пропускается пе­ременный ток, создающий резонансное поле с индукцией. Обыч­но коэффициент нутации k_н выбирают так, чтобы при k_н = 0 депо­ляризовать ядра или же при k_н = — 1 осуществить инверсию их намагниченности. В последнем случае отношение сигнала к шуму в два раза больше. Время tн прохождения жидкости через катуш­ку нутации длиной l_н, зависящее от расхода Q₀, не должно вли­ять на коэффициент k_н. Для этого надо иметь или очень короткие импульсы, чтобы их длительность τ была много меньше t при наибольшем расходе, или же наоборот, длительность τ должна быть достаточно большой, чтобы получить угол нутации θ > 5π. В последнем случае достигается k_н = 0 вследствие расфазировки ядерной намагниченности в различных точках поперечного, сече­ния потока.

Рассмотрим принцип работы амплитудно – частотного расходомера. На рисунке 1.72 изображена схема амплитудно-частотного меточно­го расходомера, разработанного для измерения расхода воды, ацетона и других жидкостей в диапазоне от 0,08 до 1,4∙10^-5 м³ /с.

Рисунок 1.72 - Схема амплитудного – частотного меточного ядерно – магнитного расходомера

Магнит поляризатора 1 из стали «магнико», полюсные наконеч­ники из стали марки. В зазоре размером 10x10x200 мм, име­ющем индукцию поля 0,6 Тл, расположена труба из немагнитной стали диаметром 10 мм. Полюсные наконечники 3 магнитной системы «резонатора» из железа «Армко». Индукция поля 0,13 Тл. К этим наконечникам прикреплен каркас из фторопласта, на ко­тором расположены катушки модуляции поля 4 и приемно-воз-буждающая резонансное поле катушка 5. Между поляризатором и «резонатором» расположена катушка отметчика 2, питаемая резонансной частотой от генератора 9 через электронный ключ 8. Когда последний включен, жидкость из катушки отметчика 2 выходит деполяризованной. Пройдя за время t расстояние L между катушками 2 и 5, она прекращает в катушке 5 действие ЯМР и сигнал последнего пропадает. На выходе схемы выделения 6 возникает отрицательный перепад напряжения, отключающий че­рез ключ 8 генератор 9 от катушки отметчика 2. Через время t поляризованная жидкость достигает катушки 5 и в последней возникает сигнал ЯМР, образующий на выходе схемы выделения положительный перепад напряжения, который вновь подключа­ет генератор к катушке отметчика. Частота повторения цикла

F = l/2t = υ/2L,

где υ — скорость течения жидкости.

Эта частота с помощью схемы 7 преобразуется в постоянное напряжение, измеря­емое указывающим или самопишу­щим прибором. Средняя квадратическая погрешность измерения рас­хода 1 процента.