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 Доступ платный или 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