核磁共振流量计
时间：2016-12-27 15:10
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核磁共振流量计是利用物理中核磁共振现象实现流量测量，是一种测量机理前沿化的较新的一种理想流量计。它具有以下特点：可测流体种类广泛，只要牛顿流体中存在可磁化的原子核；和流体的各种物理参数无关；无需在被测管道内插入任何测量元件，对流体无扰动；测量准确度较高；体积较大、 技术要求高，
但造价昂贵。
结构及测量原理
核磁共振流量计一般由均匀磁化部分、交变磁化示踪部分、信号检测部分以及信号处理、显示、输出部分等组成。其结构见图 1 所示。其测量原理是利用核磁共振现象在流体中做一标记，测量此标记的流动速度即可计算出流体流量。具有可磁化的原子核结构中，带负电的电子在自身旋转的情况下进行定向移动， 可视为一个微旋转磁场。虽然一个微旋转磁场的磁效应极小，但若大量的微磁场叠加并被极化，其磁效应就可大到足以测量的程度。平时，个体微旋转磁场的极性方向是杂乱无章的，但在外加磁场H1 的作用下，其极性方向将趋向一致，这个过程被称为磁化。当诱导磁化强度 M 0 的方向与外加磁场强度 H 0 方向不同时，由于矢量的正弦作用使被磁化的原子核不仅绕 H 0 方向旋转外，还产生进动现象。进动频率被称为喇曼频率ω 0 。当被均匀磁化后的流体，依次进入由直流均匀磁场 H 2 和成互交的高频振荡器 H 3 组成的交变磁场时，如果进动频率 ω 0 与高频交变磁场频率相同则会产生共振，被称为核磁共振现象。共振同时会产生两个物理现象，其一，由于处于交变磁场内侧的可调调制线圈 H 4 以单方向脉冲方式供电，流体的磁感应强度将发生周期性改变，即与上游均匀磁化的磁感应强度不同，此时的流体已被做上示踪标记。
其二，响应线圈将接收到共振射频信号。当被测流体从调制线圈处到达响应线圈安装位置时，显然经过了一定距离 L，需要一定时间 t，这样在调制线圈调制的信号和响应线圈接收到的共振射频信号之间就产生了相位差 θ。使用范围及测量准确度核磁共振流量计的测量范围取决于流体相对于水介质的磁化率 R以及磁化驰豫时间 T。一般讲，磁化率 R 约为 0.4~1.2 之间；磁化驰豫时间 T 约为 0.05~30s，磁化驰豫时间 T 与流体物性有关。从理论上讲，只要流体物性含有磁矩原子核，均属测量范围。但经实验和观察得知，同为中子和质子组成的原子核，氢核和氟核的核磁共振现象最为显著。现代研发的核磁共振流量计均以氢核和氟核的共振特性为设计依据，核磁共振流量计使用范围内的被测流体必须含有氢核或氟核。核磁共振流量计测量准确度一般较高，可达 ±0.4%。
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