- •Глава 1. Общие сведения об измерениях и погрешностях. Статические и динамические характеристики, надежность средств измерений
- •1.1. Общие сведения об измерениях
- •1.2. Погрешности измерений
- •1.3. Статические и динамические характеристики средств измерений
- •1.4. Основные понятия о надежности средств измерений
- •Глава 2. Приборы для измерения температуры
- •2.1. Термометры расширения
- •2.2. Термометры манометрические
- •2.3. Термоэлектрические термометры (термопары)
- •2.4. Вторичные приборы для измерения термоэлектродвижущей силы
- •2.5. Термопреобразователи сопротивления
- •2.6. Вторичные приборы для термопреобразователей сопротивления
- •2.7. Пирометры излучения
- •Длина волны 0,65 мкм. Другим типом оптических пирометров являются фотоэлектрические (рис. 2.7.1).
- •Глава 3. Приборы для измерения давления
- •3.1. Жидкостные манометры
- •Передаточная характеристика
- •3.2. Грузопоршневые манометры
- •3.3. Деформационные манометры
- •Мембранные манометры
- •3.5. Электрические,теплопроводные и ионизационные манометры.
- •Глава 4. Приборы для измерения расхода и количества веществ
- •4.1. Расходомеры переменного перепада давления.
- •4.2. Расходомеры скоростного напора
- •4.3. Расходомеры постоянного перепада давления
- •4.4. Расходомеры переменного уровня
- •4.5. Расходомеры индукционные
- •4.6. Ультразвуковые расходомеры
- •4.7. Калориметрические расходомеры
- •4.8. Расходомеры инерционные
- •4.9. Расходомеры, основаннные на других физических принципах
- •4.10. Счетчики жидкости
- •Глава 5. Приборы для измерения уровня
- •5.1. Механические уровнемеры
- •5.2. Гидростатические уровнемеры
- •5.3. Преобразователи, основанные на измерении электрофизических параметров
- •5.4. Радиоизотопные уровнемеры
- •5.5. Акустические уровнемеры
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Глава 1.Общие сведения об измерениях и погрешностях,
- •Глава 2. Приборы для измерения температуры.
- •Глава 3. Приборы для измерения давления.
- •Глава 4. Приборы для измерения расхода и количества веществ.
- •Глава 5. Приборы для измерения уровня
4.9. Расходомеры, основаннные на других физических принципах
Преобразователи ядерно-магнитного резонанса (ЯМР) используются для контроля расхода жидкостей, содержащих ядра водорода, фтора, лития, имеющих большое гиромагнитное отклонение : (нефть, керосин, бензин, вода).
Атомы жидкости, имеющие магнитный момент , попадая в магнитное поле поляризатора, процессируют вокруг вектора с ларморовой частотой , где – гиромагнитное отношение, ; – спиновое число ядра; – постоянная Планка.
Если на пути движения поляризованных ядер поместить поле , осциллирующее с ларморовой частотой, то при этом за счет резонанса энергия ядер возрастает, отсюда и название этого явления – ядерно-магнитный резонанс.
ЯМР – резонансное поглощение электромагнитных волн, обусловленное квантовыми переходами атомных ядер между энергетическими состояниями (с разными ориентациями спина ядер). Для большинства ядер в магнитных полях 103-104 Э. ЯМР наблюдается в диапазонах частот 1–10 МГц.
Собственный момент количества движения микрочастицы, имеющий квантовую природу и не связанный с движением частицы как целого, может быть целым (0, 1, 2 ...) или полуцелым (1/2, 3/2, …).
В преобразователях этот эффект создается в детекторе.
Сигнал ЯМР идентифицируется ЭДС ( ), индуцируемой в приемной катушке.
Величина пропорциональна проекции на направление , где . Отклонение от направления осуществляется осциллирующим с частотой магнитным полем, перпендикулярным .
Обозначим амплитуду сигнала ЯМР при движении жидкости через , при отсутствии – ; длину преобразователя, создающего резонансное поле – , время продольной релаксации ядер – и скорость течения жидкости – , тогда:
,
отсюда
; ; ,
где – коэффициент, характеризующий зависимость ;
– объемный расход жидкости.
Жидкость проходит по трубе из немагнитного материала, находящегося в сильном постоянном магнитном поле, на конце его находится катушка, включенная в схему детектора ЯМР.
Погрешность измерений 1–6 %.
Если в потоке жидкости существуют флуктуации, возникающие за счет пульсации скоростей, давлений, температуры, то они могут быть идентифицированы с помощью корреляционных преобразователей, разнесенных на расстояние .
При этом характер флуктуации у первого преобразователя задается функцией , а у второго , где – временный сдвиг двух функций.
Тогда наиболее вероятное время запаздывания прихода флуктуации ко второму датчику от первого определится по максимуму корреляционной функции:
,
где – интервал обработки.
При
,
где – вероятностная скорость потока.
При стационарных флуктуациях равна средней скорости потока.
Погрешность таких приборов 14 %.
Корреляционная функция стационарной случайной функции :
(момент второго порядка, математическое ожидание произведения).
Вихревой расходомер служит для непрерывного измерения объема и объемного расхода газов и газовых смесей в трубопроводах.
Использование коррозионностойких материалов позволяет использовать его для измерения агрессивных сред.
Конструктивно прибор состоит из 2-х функциональных блоков – датчика измеряемой величины и вычислительного блока.
Датчик с измерительной трубкой, флажками, сопротивлением, со встроенным пьезоэлектрическим чувствительным элементом и предусилителем образует отдельный блок.
Вычислительный блок размещен в корпусе унифицированной блочной системы и наряду с блоком питания содержит модули формирования сигналов, понижения частоты, частотно-аналоговый преобразователь, модуль индикации и управления. Для индикации показаний используется шестизначное счетное устройство (диаметр условного прохода равен 80, 100 и 150 мм). Выходной сигнал 0–5 ; 0–20 и 4–20 мА. Погрешность измерений 1,0 %.