Формирование контура линии нутации в условиях сильного неоднородного поля в проточных ядерно-магнитных спектрометрах с быстрым изменением скорости потока

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрены проблемы, которые возникают при проведении экспериментов с использованием потоков жидких сред. Отмечены преимущества применения приборов на основе ядерного магнитного резонанса для контроля параметров потока как при проведении исследований, так и при промышленных измерениях параметров. Разработан новый метод формирования контура линии нутации с заданным профилем от потока жидкой среды с инверсией намагниченности и установлены особенности управления процессами формирования данного контура. Проведены экспериментальные исследования и доказана возможность применения нового метода для измерений расхода жидкости q при быстрых изменениях скорости потока. Предложены новые коэффициенты в уравнения Блоха, которые описывают движение трех компонент намагниченности (Mx’, My’ и Mz’) в катушке нутации в потоке жидкости в сильном неоднородном поле. Для различных параметров В0 и q рассчитан контур линий нутации. Установлено минимальное значение неоднородности магнитного поля с учетом q и параметров текущей среды, которое надо обеспечить в секторе расположения катушки нутации при формировании контура линии на уровне шумов для реализации режима «магнитной» метки при измерениях q. Проведено сравнение теоретических расчетов с экспериментальными данными.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Давыдов

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича

Автор, ответственный за переписку.
Email: Davydov_vadim66@mail.ru
Россия, ул. Политехническая, 29 литера Б, Санкт-Петербург, 195251; просп. Большевиков, 22, Санкт-Петербург, 193232

А. А. Гольдберг

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: Davydov_vadim66@mail.ru
Россия, ул. Политехническая, 29 литера Б, Санкт-Петербург, 195251

Р. В. Давыдов

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича; Алферовский университет

Email: Davydov_vadim66@mail.ru
Россия, ул. Политехническая, 29 литера Б, Санкт-Петербург, 195251; просп. Большевиков, 22, Санкт-Петербург, 193232; ул. Хлопина, 8, корп. 3, Санкт-Петербург, 194021

Список литературы

  1. Gizatullin B., Gafurov M., Vakhin A. et al. // Energy and Fuels. 2019. V. 33. № 11. P. 10923.
  2. Marusina M.Y., // . 2018. V. 19. № 10. P. 2771.
  3. Zargar M., Johns M.L., Aljindan L.M. et al. // SPE Production & Operation, 2021. V. 36. № 2. P. 423.
  4. Gizatullin B., Gafurov M., Rodionov A. et al. // Energy and Fuels. 2018. V. 32. № 11. P. 11261.
  5. Marusina M.Y., Bazarov B.A., Galaidin P.A. et al. // Measurement Techniques. 2014. V. 57. № 5. P. 461.
  6. Davydov V., // . 2022. V. 15. № 2. P. 457.
  7. Kashaev R.S., // . 2019. V. 86. № 5. P. 890.
  8. Marusina M.Y., Bazarov B.A., Galaidin P.A. et al. // Measurement Techiques. 2014. V. 57. № 6. P. 580.
  9. O’Neill K.T., Brancato L., Stanwix P.L. et al. // Chem. Eng. Sci. 2019. V. 202. P. 222.
  10. Давыдов В.В.//Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 121. № 1. С. 20.
  11. Eremina R., // . 2023. V. 54. № 4-5. P. 435.
  12. Жерновой А.И., Дьяченко С.В. // ЖТФ. 2015. Т. 85. № 4. С. 118.
  13. Deng F., Xiao L., Wang M. et. al. // Appl. Magnetic Resonance. 2016. V. 47. № 10. P. 1239.
  14. Sadovnikova M.A., Murzakhanov F.F., // . 2012. V. 15. № 17. P. 6204.
  15. Davydov R., // 15. № 5. P. 1748.
  16. Deng F., Xiong C., Chen S. // Petroleum Exploration and Development. 2020. V. 47. P. 855.
  17. Давыдов В. В., Мязин Н. С., Давыдов Р.В. // Измерительная техника. 2022. №6. С. 52.
  18. Давыдов В. В., Мязин Н. С., Давыдов Р.В. // Измерительная техника. 2022. №4. С. 49.
  19. Давыдов В. В., Величко Е. Н., Дудкин В. И., Карсеев А. Ю. //Метрология. 2014. № 5. С. 32.
  20. Давыдов В.В., Дудкин В.И., Николаев Д.И. и др. // РЭ. 2021. Т. 66. №10. С. 1017.
  21. Кашаев Р. С., Козелкова В. О., Овсеенко Г. А. и др. // Измерительная техника. 2023. №5. С. 52.
  22. Deng F., Xiong C., Chen S. // Petroleum Exploration and Development. 2020. V. 47. P. 855.
  23. Fouilloux P., et al. // . 2023. V. 253. P. 126307.
  24. Safiullin K., et al. // . 2022. V. 210. P. 110010.
  25. Cao G., // . 2023. V. 13. № 1. P. 4558.
  26. Leshe A. Nuclear Induction. Berlin: Verlag Wissenschaften, 1963.
  27. Abragam A. The Principles of Nuclear Magnetism. Qxford: Clarendon Press, 1961.
  28. Jacobsohn B.A., Wangsness R.K. // Phys. Rev. 1948. V. 73. № 9. P. 942.
  29. Bloch F., Wangsness R.K. // Phys. Rev. 1950. V. 78. № 1. P. 82.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Контур линии нутации на основе зависимости изменения амплитуды ЯМР-сигнала Us от fn для потока водопроводной воды при Т = 288.2 (1), 293.1 (2) и 308.6 (3); расход воды qопт = 2.59 мл/с; индукция поля В1 = 32.16 мкТл.

Скачать (79KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Контур линии нутации на основе зависимости изменения амплитуды ЯМР-сигнала Us от fn для потока намагниченной жидкости (водопроводная вода) при индукции В0 = 0.56071 Тл, qопт = 2.59 мл/с и различных значениях неоднородности ΔВ0 (мТл∙см–1) и индукции В1 (мкТл) соответственно: 5.58, 2.69 (кривая 1), 11.45, 2.69 (кривая 2), 17.01, 4.06 (кривая 3).

Скачать (96KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Экспериментальный стенд для исследований потоков жидких сред в различных условиях с функцией ядерно-магнитного расходомера-релаксометра: 1 – циркулярный насос, 2 – сосуд специальной формы из немагнитного материала, 3 – магнит-поляризатор, 4 – полюсные наконечники электромагнита, 5 – регулировочные винты положения полюсов электромагнита, 6 – катушки магнитного поля для полюсных наконечников, 7 – коррекционные катушки, 8 – специальный блок питания коррекционных катушек, 9 – катушка нутации, 10 – катушки модуляции поля В0, 11 – магнитный экран, 12 – генератор нутации, 13 – соединительный участок трубопровода, 14 – катушка регистрации сигнала ЯМР, 15 – сосуд-анализатор, 16 – электромагнит с управлением значения поля Ва, 17 – катушки модуляции поля Ва, 18 – многофункциональный блок питания электромагнитов 6 и 16, 19 – устройство регистрации сигнала ЯМР, 20 – осциллограф, 21, 23 – радиочастотный генератор, 22 – устройство управления и обработки, 24 – частотомер двухканальный.

Скачать (124KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Контур линии нутации потока водопроводной воды с намагниченностью при qопт = 2.59 мл/с в поле В0 = 1.5871 Тл (центральная зона между полюсными наконечниками магнитной системы) и различных значениях неоднородности магнитного поля ΔВ0 в зоне размещения катушки нутации (мТл∙см–1) и В1 (мкТл): 29.36, 2.69 (кривая 1), 70.93, 3.42 (кривая 2), 98.88, 5.45 (кривая 3).

Скачать (94KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Контур линии нутации потока водопроводной воды с намагниченностью при qопт = 2.59 мл/с в поле В0 = 1.5871 Тл (центральная зона между полюсными наконечниками магнитной системы) и различных значениях неоднородности магнитного поля ΔВ0 в зоне размещения катушки нутации (мТл∙см–1) и В1 (мкТл): 27.62, 2.69 (кривая 1), 114.43, 5.67 (кривая 2).

Скачать (81KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Контур линии нутации по результатам расчета компоненты намагниченности Mz для потока водопроводной воды при tn = 62 мс, Т1 = 1.27 с, Т2 = 0.89 мс и различных значениях неоднородности магнитного поля ΔВ0 в зоне размещения катушки нутации (мТл∙см–1) и В1 (мкТл): а) 0.0047, 2.69; б) 34.9252, 3.11; в) 102.0519, 5.45; г) 274.3253, 12.97.

Скачать (134KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024