Journal of Communications Technology and ElectronicsJournal of Communications Technology and ElectronicsРадиотехника и электроника0033-84943034-5901The Russian Academy of Sciences68146410.31857/S0033849424070099HYUZFJPHYSICAL PROCESSES IN ELECTRONIC DEVICESФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХResearch ArticleFormation of a nutation line contour under conditions of a strong inhomogeneous field in flow-thru nuclear magnetic spectrometers with a rapid change in flow velocityФормирование контура линии нутации в условиях сильного неоднородного поля в проточных ядерно-магнитных спектрометрах с быстрым изменением скорости потокаDavydovV. V.ДавыдовВ. В.
Russian Federation
Davydov_vadim66@mail.ruGol’dbergA. A.ГольдбергА. А.
Russian Federation
Davydov_vadim66@mail.ruDavydovR. V.ДавыдовР. В.
Russian Federation
Davydov_vadim66@mail.ruPeter the Great Saint Petersburg Polytechnic UniversityСанкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоBonch-Bruevich Saint Petersburg State University of TelecommunicationsСанкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-БруевичаAlferov UniversityАлферовский университет1507202469766967730052025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://innoscience.ru/0033-8494/article/view/681464

The problems arising in experiments using liquid flows are considered. The advantages of using nuclear magnetic resonance-based devices for flow parameter control both in research and in industrial parameter measurements are noted. A new method for forming a nutation line contour with a given profile from a liquid flow with magnetization inversion has been developed, and the features of controlling the processes of this contour formation have been established. Experimental studies have been conducted and the possibility of applying the new method for measuring the liquid flow rate q with rapid changes in the flow velocity has been proven. New coefficients in the Bloch equations are proposed that describe the motion of three magnetization components (Mx’, My’ and Mz’) in the nutation coil in a liquid flow in a strong inhomogeneous field. The nutation line contour has been calculated for various parameters B0 and q. The minimum value of the magnetic field inhomogeneity has been established taking into account q and the parameters of the current medium, which must be ensured in the nutation coil location sector when forming the line contour at the noise level to implement the “magnetic” mark mode when measuring q. A comparison of theoretical calculations with experimental data was carried out.

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.

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