(57)【要約】【課題】従来技術から公知の欠点が改善乃至克服された、核磁気流量計、並びに、核磁気流量計を動作させるための方法を提供すること。【解決手段】外部磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、外部磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成するための少なくとも１つのコイル状に形成されたアンテナが、バイアス区間ＬＶＭ内に設けられていることによって解決される。【選択図】図１
2015225073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定管を通流する媒体の流量を検出するための核磁気流量計であって、
測定管を貫通する磁場を磁場区間ＬＭに亘って形成するための、永久磁石からなる磁場形成装置と、
前記磁場区間ＬＭ内に設けられたバイアス区間ＬＶＭと、
測定アンテナ（４）として使用される長さＬ１のコイル状に形成されたアンテナを含む、同じく前記磁場区間ＬＭ内に設けられた測定装置と、
を有する核磁気流量計において、
前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成するための少なくとも１つのコイル状に形成されたアンテナ（５）が、前記バイアス区間ＬＶＭ内に設けられている、
ことを特徴とする核磁気流量計。
【請求項２】
前記コイル状に形成されたアンテナ（５）の長さは、以下の式
【数１】
2015225073.tif 000007
によって決定されており、但し、ｄは、前記測定アンテナ（４）と前記コイル状に形成されたアンテナ（５）との間の間隔であり、ｖｍａｘは、最大流速であり、ｖｍｉｎは、最小流速であり、Ｌ１は、前記測定アンテナ（４）の長さである、
ことを特徴とする請求項１記載の核磁気流量計。
【請求項３】
前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成するための少なくとも１つの別のコイル状に形成されたアンテナ（５）が、前記バイアス区間ＬＶＭ内に設けられている、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の核磁気流量計。
【請求項４】
各前記コイル状に形成されたアンテナ（５）は、
前記媒体の通流方向に直接隣接して配置されているか、又は、
前記媒体の通流方向に互いに離間して配置されているか、又は、
部分的に直接隣接して配置されおり、かつ、部分的に互いに離間して配置されている、
ことを特徴とする請求項３記載の核磁気流量計。
【請求項５】
各前記コイル状に形成されたアンテナ（５）は、同じ長さ又は各々異なる長さを有する、
ことを特徴とする請求項３又は４記載の核磁気流量計。
【請求項６】
測定管を通流する媒体の流量を検出するための核磁気流量計を、
媒体を貫通する磁場を磁場区間ＬＭに亘って形成するための、永久磁石からなる磁場形成装置と、
前記磁場区間ＬＭ内に設けられたバイアス区間ＬＶＭと、
測定アンテナとして使用される長さＬ１のコイル状に形成されたアンテナを含む、同じく前記磁場区間ＬＭ内に設けられた測定装置と、
によって動作させるための方法において、
前記流量を検出するために、前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成するための少なくとも１つのコイル状に形成されたアンテナが、前記バイアス区間ＬＶＭ内に設けられている流量計を使用し、
前記バイアス区間内にて、前記コイル状に形成されたアンテナ、又は、少なくとも１つのコイル状に形成されたアンテナを用いて、前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成し、
本来の測定の前に待機時間Δｔだけ待機し、
その後、前記測定装置にて、磁化された前記媒体を励起信号によって励起し、かつ、当該励起信号によって前記媒体内で引き起こされた測定信号を測定することによって、当該磁化された媒体における核磁気測定を実施する、
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記打ち消しパルスは、９０度パルス、１８０度パルス、又は、飽和パルスシーケンスである、
ことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記測定管を通流する前記媒体は、最大流速ｖｍａｘと最小流速ｖｍｉｎとを有する流れプロフィールを有し、
前記待機時間Δｔを、以下の式
【数２】
2015225073.tif 000008
によって決定し、但し、ｄは、前記コイル状に形成されたアンテナ（５）と前記測定アンテナ（４）との間の間隔であり、Ｌ２は、前記コイル状に形成されたアンテナ（５）の長さであり、Ｌ１は、前記測定アンテナ（４）の長さである、
ことを特徴とする請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成するための２つ以上のコイル状に形成されたアンテナ（５）が設けられており、
各前記コイル状に形成されたアンテナ（５）が、同時にパルスを形成する、
ことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項記載の方法。
【請求項１０】
前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成するための２つ以上のコイル状に形成されたアンテナ（５）が設けられており、
各前記コイル状に形成されたアンテナ（５）が、各々時間的にずらしてパルスを形成する、
ことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項記載の方法。
【請求項１１】
前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、前記磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成するための２つ以上のコイル状に形成されたアンテナ（５）が設けられており、
隣接して配置された及び／又は隣接して配置されていない複数のコイル状に形成されたアンテナ（５）が、前記パルスを形成する、
ことを特徴とする請求項６から１０のいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
さらなる方法ステップにおいて、ｎ回のさらなる核磁気測定を各々互いに時間間隔Δτを置いて実施する、
ことを特徴とする請求項６から９のいずれか一項記載の方法。
【請求項１３】
前記ｎ回のさらなる核磁気測定の測定値から、スピン−格子緩和時間Ｔ１を決定する、
ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定管を通流する媒体の流量を検出するための核磁気流量計であって、媒体を貫通する磁場を磁場区間ＬＭに亘って形成するための、永久磁石からなる磁場形成装置と、前記磁場区間ＬＭに設けられたバイアス区間ＬＶＭと、測定アンテナとして使用される長さＬ１のコイル状に形成されたアンテナを含む、同じく前記磁場区間ＬＭに設けられた測定装置と、を有する核磁気流量計に関する。本発明はさらに、核磁気流量計を動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
核スピンを有する元素の原子核は、核スピンによって引き起こされる磁気モーメントも有する。核スピンは、ベクトルで記述可能な角運動量として解釈することができ、これに応じて磁気モーメントも、角運動量のベクトルに対して平行なベクトルによって記述することができる。原子核の磁気モーメントのベクトルは、巨視的磁場が存在する場合には、原子核の位置における巨視的磁場のベクトルに対して平行に配向される。原子核の磁気モーメントのベクトルは、原子核の位置における巨視的磁場のベクトルを中心に歳差運動する。歳差運動の周波数はラーモア周波数ωＬと呼ばれ、磁場強度Ｂの大きさに比例している。ラーモア周波数は、ωＬ＝γ・Ｂに基づいて計算される。ここでのγは磁気回転比であり、水素原子の場合に最大である。磁気回転比は、粒子の角運動量乃至スピンと、これに対応する磁気モーメントとの間の比例定数を表している。
【０００３】
巨視的磁場が存在する場合における磁気モーメントによる原子核の歳差運動の性質を利用した測定分析方法は、核磁気共鳴測定法又は核磁気共鳴分析法と呼ばれている。核磁気共鳴に対応する英語の用語は、Nuclear Magnetic Resonance (NMR)である。
【０００４】
核磁気共鳴を利用して多相媒体を分析するためには、核磁気共鳴が識別可能となるように、分析したい媒体の相を励起できることが前提である。この分析には、多相媒体の個々の相の流速と、多相媒体における個々の相の相対的割合とが含まれる。核磁気流量計は、例えば油源から採掘された多相媒体を分析するために使用することができる。この場合には、媒体は、実質的に原油の相と天然ガスの相と塩水の相とからなり、これら全ての相に水素原子核が含まれている。
【０００５】
油源から採掘された媒体の分析は、いわゆるテストセパレータを用いて実施することも可能である。テストセパレータは、採掘された媒体の一部を分岐させて、媒体の個々の相を互いに分離させ、媒体における個々の相の割合を決定する。しかしながらテストセパレータは、５％未満の原油割合を確実に測定することは不可能である。各油源の原油割合は減少し続けており、既に多くの油源の原油割合は５％未満となっているので、現在ではこれらの油源を、テストセパレータを用いて経済的に開発することはできない。原油割合が非常に小さい油源も開発し続けることができるようにするためには、精確な流量計が必須である。
【０００６】
通常は、歳差運動している原子核によって励起後に測定アンテナにて誘導される電気信号を、評価のための出力パラメータとして使用している。既に説明したように、多相媒体を測定するためには、核磁気共鳴が識別可能となるように、分析したい媒体の相を励起できることが前提である。媒体の相の歳差運動している原子核によって測定アンテナにて誘導される電気信号の大きさは、当該相における体積要素ごとの、歳差運動している原子核の数に依存しており、従って、相の密度に依存しているが、影響を及ぼす磁場における原子核の影響期間にも依存している。
【０００７】
従って、誘導される電気信号の大きさは、媒体の相ごとに異なっている。
【０００８】
媒体における個々の相を検出するための測定方法においては、所定の時間ｔの間、バイアス区間内にて形成された磁場に対して媒体を曝露させ、その後、バイアス区間内にて形成された磁場が媒体に与える種々異なる長さの影響期間の後に、磁場の方向への媒体の磁化を検出する。所定の影響期間の後における媒体の磁化の検出は、測定装置において、磁化された媒体を励起信号によって励起させ、励起信号によって媒体内で引き起こされた測定信号を測定し、この測定信号を評価することによって実施される。
【０００９】
冒頭に述べた形式の従来技術から公知の核磁気流量計公知は、磁場が媒体に与える有効な影響期間を、磁場を変化させることによって変化させており、この場合の磁場の変化は、機械装置によって引き起こされている。
【００１０】
ＵＳ７８７２４２４Ｂ２からは、冒頭に述べた形式の核磁気流量計が公知である。磁場形成装置は、複数の磁石装置を含む。これらの磁石装置は、測定管の周囲において、測定管の長手軸に沿って連続して配置されている。磁石装置の各々は、測定管の長手軸を中心にして回転可能であり、測定管を通流する媒体に所定の方向を有する磁場を混在させる。有効なバイアス区間は、個々の磁石装置の各磁場が互いに平行又は逆平行に配向されることによって変化する。各々１つの磁石装置によって形成された２つの磁場が平行に配向されている場合には、媒体が２つの磁石装置を貫通するまでの時間中、媒体内で磁化が発生する。隣接する２つの磁場が逆平行に配向されている場合には、第１磁石装置においては媒体内で磁化が発生し、第２磁石装置においては、磁場の方向が反対であるので磁化が再び打ち消される。この場合、有効なバイアス区間はゼロである。
【００１１】
各磁石アセンブリを回転させるためには機械装置が必要である。この機械装置は一方ではスペースを必要とし、他方ではコストと結びついている。これに加えて、機械可動部分は摩耗し、定期的な間隔でメンテナンスしなければならない。このことは、時間的なコストのみならず、資金的なコストをも意味する。
【００１２】
バイアス区間を変化させるための装置であって、複数の磁石装置が測定管の周囲に配置されている装置も、従来技術から公知である。これらの磁石装置の各々は、永久磁石材料からなる内側のリングと、同じく永久磁石材料からなる外側のリングとから形成されている。これらのリングは、それぞれ各自の磁場を形成する。これら２つのリングは、互いに相対的に移動可能である。これら２つのリングが、２つの磁場が互いに平行に配向されるような位置に相互に配置されている場合には、磁石装置の内部で強磁場が生じる。これら２つのリングが、２つの磁場が互いに逆平行に配向されるような位置に相互に配置されている場合には、磁石装置の内部の磁場はゼロである。このような磁石装置を複数次々に配置することによって、有効なバイアス区間を任意に変化させることができる。
【００１３】
この場合にも、バイアス区間は、各磁石装置の２つのリングを相互に回転させる機械装置によって調整される。従って、一方では高い時間コストを甘受する必要があり、他方では可動部品の定期的なメンテナンスが必要となり、このことは費用や、さらなる時間コスト、並びに、摩耗と結びついている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ＵＳ７８７２４２４Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、従来技術から公知の欠点が改善乃至克服された、核磁気流量計、並びに、核磁気流量計を動作させるための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上に挙げた課題は、まず実質的に、外部磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、外部磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンス（以下では、これらをまとめて打ち消しパルスとも呼ぶ）を形成するための少なくとも１つのコイル状に形成されたアンテナが、バイアス区間ＬＶＭ内に設けられていることによって解決される。アンテナは、測定管の周囲において、さらにはバイアス区間の任意の位置において配置することができる。パルスは、媒体の通流方向に形成することができる。以下では、媒体の通流方向をｘ方向と呼ぶこととする。その一方で、磁場形成装置によって形成される磁場は、通量方向に対して垂直のｚ方向に形成される。
【００１７】
本発明は、従来技術に比べて非常に簡単に、かつ、メンテナンス不要に、有効なバイアス区間の長さを変化させることができるという利点を提供する。アンテナが打ち消しパルスを形成しない場合には、バイアス区間は、測定装置までの全磁場区間に相当する。これに対して、アンテナが打ち消しパルスを形成する場合には、アンテナの範囲にて磁場が打ち消され、その後、アンテナと測定装置との間の残りの部分に亘って磁場が再び発生する。つまりこれによって、有効なバイアス区間が短くなる。
【００１８】
打ち消しパルスの後の磁化の発生は、以下の法則に従う：
【数１】
2015225073.tif 000003
但し、ＬＶＭは、有効なバイアス区間、つまり打ち消しパルスを出力するアンテナと、測定装置内のアンテナとの間の区間であり、ｖは、媒体の流速であり、Ｔ１は、媒体乃至媒体の個々の相のスピン−格子緩和時間である。
【００１９】
多相媒体の個々の相の各流速は、必ずしも同一であるとは限らない。実際には、媒体の個々の相の各流速はそれぞれ異なっていることが多いので、流れプロファイルは最大流速ｖｍａｘと最小流速ｖｍｉｎとを有する。流量が異なることにより、いわゆる“位相すべり”が起こる可能性がある。すなわち流速が早い相が、流速が遅い相を“追い越す”可能性がある。この効果は、流量測定に対して悪影響を及ぼす。なぜなら、バイアス区間が永久磁石によって形成されている場合、個々の相の影響期間、ひいては磁場の方向への磁化の発生は、相の流速と直接的に関係しているからである。従って、バイアス区間が同じである場合には、流速が速い相の影響期間は、流速が遅い相の影響期間よりも短くなる。
【００２０】
好ましくは、打ち消しパルスを形成するためのアンテナは、測定装置のアンテナに対して間隔ｄを置いて配置されており、打ち消しパルスを形成するアンテナの長さＬ２は、以下の条件式：
【数２】
2015225073.tif 000004
が満たされるように選択される。但し、Ｖｍａｘは、流れプロファイルにおける最大流速であり、Ｖｍｉｎは、最小流速であり、Ｌ１は、測定装置のアンテナの長さである。これによって、測定時点に測定アンテナの範囲内に存在している全ての媒体が打ち消しパルスを既に受けているということ、及び、各々の相の磁化がその時々の流速に関係なく同一の期間に亘って発生しているということ、つまり各々の相が磁場による同一の影響期間を経験しているということが保証される。
【００２１】
磁化に対しては、以下の式：
【数３】
2015225073.tif 000005
が当てはまる。但し、Δｔは、打ち消しパルスと、媒体の流量を検出するための測定装置における測定シーケンスの開始時点との間の時間であり、Ｔ１は、媒体乃至媒体の個々の相のスピン−格子緩和時間である。
【００２２】
打ち消しパルスを形成するアンテナの長さを適切に選択することによって、測定の不精確性を低減させることができ、測定をより信頼性の高いものにすることができる。
【００２３】
本発明の流量計の特に好ましい実施形態においては、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成するための少なくとも１つの別のコイル状に形成されたアンテナが、バイアス区間ＬＶＭ内に配置されている。こうすることにより、少なくとも１つの別の有効なバイアス区間が形成される。アンテナ同士は、互いに直接隣接して配置することができる。しかしながら、１つ又は複数のアンテナを、互いに離間して配置することも可能である。また、少なくとも３つのアンテナを有する装置であって、少なくとも２つが隣接して配置されており、かつ、少なくとも１つの別のアンテナが、前記少なくとも２つの隣接して配置されているアンテナに対して離間して配置されている装置も考えられる。これらのアンテナの各々は、長さＬ２に対する上に挙げた条件式を満たすことができる。
【００２４】
また、複数のアンテナ（ｎ個のアンテナ）を測定管の周囲にて互いに直接隣接させて配置することも考えられ、この場合には、アンテナの各々の長さは上に挙げた長さよりも短くなる。しかしながらこの場合には、直接隣接するｋ≦ｎ個のアンテナ全体が合わさって、Ｌ２に対する条件式を満たす１つの長さを有している。ｋ個のアンテナが同時に１つの打ち消しパルスを形成する場合には、ｋ個のアンテナの長さを合計した長さを有する１つのアンテナと同じである。同じ長さ又は各々異なる長さを有することができる複数のアンテナを配置することによって、複数の有効なバイアス区間を簡単に実現することが可能である。
【００２５】
本発明の課題は、測定管を通流する媒体の流量を検出するための核磁気流量計を、媒体を貫通する磁場を磁場区間ＬＭに亘って形成するための、永久磁石からなる磁場形成装置と、前記磁場区間ＬＭに設けられたバイアス区間ＬＶＭと、測定アンテナとして使用される長さＬ１のコイル状に形成されたアンテナを含む、同じく前記磁場区間ＬＭに設けられた測定装置と、によって動作させるための方法を提供することでもある。
【００２６】
本発明の方法はまず、実質的に、流量を検出するために、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成するための少なくとも１つのコイル状に形成されたアンテナが、前記バイアス区間ＬＶＭ内に設けられている流量計を使用し、前記バイアス区間内にて、前記コイル状に形成されたアンテナ、又は、少なくとも１つのコイル状に形成されたアンテナを用いて、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成し、本来の測定の前に待機時間Δｔだけ待機し、その後、測定装置にて、磁化された媒体を励起信号によって励起し、かつ、当該励起信号によって媒体内で引き起こされた測定信号を測定することによって、前記磁化された媒体における核磁気測定を実施する、ことを特徴としている。
【００２７】
本発明の方法の好ましい１つの実施形態であって、使用している流量計が、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成するためのただ１つのコイル状に形成されたアンテナを有し、打ち消しパルスを形成するアンテナが、長さＬ２に対する上に挙げた条件式を満たす、方法において、バイアス区間内に設けられたアンテナが、磁場が混在するバイアス区間を通流する媒体内にて発生した、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス又はパルスシーケンスを形成する、方法が提案される。パルスの時点に、打ち消しパルスを形成するアンテナによって取り囲まれている測定管部分に存在している、長さＬ３の範囲内の媒体の磁化が打ち消される。打ち消しパルスを形成するアンテナは、長さＬ２を有する。その場合、Ｌ３＝Ｌ２が成り立つ。
【００２８】
本発明の方法においては、打ち消しパルスは、９０度パルス、１８０度パルス、又は、飽和パルスシーケンスとすることができる。しかしながら本発明の方法は、上に挙げた形式の打ち消しパルスに限定されない。磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すあらゆるパルス又はパルスシーケンスが可能である。
【００２９】
本発明の方法は、上に説明したように、特定の打ち消しパルスを使用することに限定されない。また本発明の方法は、測定装置における特定の測定シーケンスに限定されない。本発明では、流量測定分野において考えられるあらゆるシーケンスが可能である。
【００３０】
特に栓流を有する媒体の流量を測定するために適した、本発明の方法のさらに好ましい実施形態においては、待機時間Δｔを、Δｔ＝ｄ／ｖによって決定する。但し、ｄは、打ち消しパルスを形成するアンテナと、測定信号を受信するアンテナとの間の間隔であり、ｖは、媒体の流速である。
【００３１】
本発明に基づき、打ち消しパルスを形成するアンテナが、当該アンテナの長さに対する法則を満たしている場合、つまり、測定アンテナの長さ以上の長さを有する場合、待機時間Δｔ＝ｄ／ｖの後にちょうど測定アンテナの範囲に存在する媒体部分というのは、既に磁化が打ち消されている媒体部分であって、かつ、新たに磁化が発生した媒体部分である。
【００３２】
特に最大流速ｖｍａｘと最小流速ｖｍｉｎとを有する流れプロフィールを有する媒体の流量を測定するために適した、本発明の方法のさらに特別な実施形態においては、
待機時間Δｔを、以下の式：
【数４】
2015225073.tif 000006
によって決定する。但し、Ｌ２は、打ち消しパルスを形成するアンテナの長さであり、Ｌ１は、測定装置におけるアンテナの長さであり、ｖｍａｘは、最大流速であり、ｖｍｉｎは、最小流速である。これにより、測定される全ての範囲が、既に磁化が打ち消されている媒体を含むことが保証される。
【００３３】
待機時間Δｔに対する上に挙げた法則を遵守している場合には、バイアス区間の範囲に存在する媒体に対する磁場の影響期間は、媒体乃至媒体の個々の相の流速に関係なく、また、各相に対する流れプロファイルとも関係がないので、個々の相の均一な磁化が保証されることが判明している。
【００３４】
本発明の方法においては、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成する２つ以上のアンテナが、バイアス区間ＬＶＭ内に設けられており、これらのアンテナは互いに直接隣接して、又は、互いに離間して配置されており、各アンテナは、上に挙げた法則を満たす長さＬ２を有する、流量計を使用することもできる。この場合には本発明の方法は、補完的に、方法の第１ステップにおいて、第１アンテナが打ち消しパルスを形成し、第２ステップにおいて、待機時間Δｔ１だけ待機し、第３ステップにおいて、測定ユニットにおいて媒体の流量を測定し、第４ステップにおいて、第２アンテナが打ち消しパルスを形成し、第５ステップにおいて、再び待機時間Δｔ２だけ待機し、第６ステップにおいて、測定ユニットにおいて媒体の流量を測定する、ことを特徴とすることができる。使用している流量形に、打ち消しパルスを形成するアンテナが３つ以上設けられている場合には、追加された各アンテナに対してそれぞれ最初の３つの方法ステップが実施される。
【００３５】
さらには、本発明の方法のために、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成するための２つ以上のアンテナが設けられている流量計を使用する場合には、打ち消しパルスを形成する複数のアンテナが同時に１つの打ち消しパルスを形成することが考えられる。この場合、各待機時間の後にそのつど測定装置において媒体を測定することが推奨される。その場合、個々の測定同士の間の時間が、個々の待機時間同士の間の時間差まで短縮される。
【００３６】
本発明の方法は、具体的に例えばスピン−格子緩和時間Ｔ１を決定する場合に使用される。
【００３７】
通常、Ｔ１の測定は、反転回復実験（inverse recovery experiment）を用いて行われる。媒体において完全な磁化、すなわち平衡磁化が発生した後、１８０度パルスによって磁化が反転され、磁化が再び発生可能となる所定の時間だけ待機され、種々異なる回復時間で再び形成された磁化の大きさが測定される。この場合における欠点は、異なる回復時間を有する新たな実験を実施できるようになる前に、磁化が平衡値に達するまでの間、そのつど待機しなければならないことである。
【００３８】
そこで本発明によれば、媒体の磁化を打ち消しパルスによって打ち消して、所定の規定された時間だけ待機する（この待機時間と、磁化の一部が再び発生する回復時間とを混同しないよう留意されたい）。その後、上に説明したように、反復回復実験が実施される。本発明によれば、打ち消しパルスと、反復回復実験の開始との間の時間は、平衡磁化が再び形成されるまでにかかる時間よりも短くなる。つまり平衡磁化は、規定された“部分磁化”によって置き換えられ、これにより、種々異なる回復実験を有する各反復回復実験を格段により迅速に順次実施することが可能となる。
【００３９】
本発明の方法の特に好ましい実施形態は、最初の核磁気測定の後のさらなる方法ステップにおいて、ｎ回のさらなる核磁気測定を各々互いに時間間隔Δτを置いて実施することを特徴としている。
【００４０】
上に説明した実施形態は、特に、媒体のスピン−格子緩和時間Ｔ１を簡単な形式及び方法で決定するために適している。バイアス区間内にて発生した媒体の磁化は、印加された磁場の方向への磁化を打ち消すパルス、又は、印加された磁場の方向への磁化を打ち消すパルスシーケンスによって、空間範囲Ｌ３に亘って打ち消される。
【００４１】
磁化は再び上に挙げた法則に則って、印加された外部磁場に対して平行に次第に緩慢に発生する。つまり、打ち消しパルスの後の第１時間Δｔの後、磁化は所定の値に到達する。各さらなる時間Δτの後、磁化が再び発生し、それぞれ平衡磁化Ｍ０に到達するまでの間、磁化の値が増加する。各時間Δτの後、核磁気測定が実施され、測定パルスの範囲に“新たに”通流してきた媒体、つまり特に時間の経過と共に再び磁化が発生している媒体を測定する。特に、ＦＩＤ測定（ＦＩＤ： 自由誘導減衰 "Free Induction Decay"）を実施することができ、例えば測定パルスの範囲に新たに通流してきた媒体の磁化の振幅を測定することができる。磁化の発生はスピン−格子緩和時間Ｔ１によって決定されているので、このスピン−格子緩和時間を、受信した測定値から簡単に決定することが可能である。従って、この好ましい実施形態は、特に磁束におけるスピン−格子緩和時間Ｔ１を決定することができるという利点を有する。
【００４２】
具体的には、本発明の核磁気流量計及び方法を実施及び発展させるために種々の手段が存在する。これに関しては、請求項１及び６に後続する請求項、並びに、図面に基づいた好ましい実施例についての説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の核磁気流量計の第１実施例を示す図である。
【図２】本発明の核磁気流量計の第２実施例を示す図である。
【実施例】
【００４４】
図１には、本発明の核磁気流量計１の第１実施例の基本要素が図示されている。核磁気流量計１は、媒体が通流する測定管２を有しており、この媒体の流量を検出したい。媒体は、１つ又は複数の相を含むことができる。核磁気流量計１は、流量を検出するために磁場形成装置３を有しており、この磁場形成装置は、測定管２の周囲に配置されている。磁場形成装置３は、１つ又は複数の永久磁石から構成することができ、測定管２を貫通する磁場を磁場区間ＬＭに亘って形成する。磁場発生装置３の、媒体の通流方向に見て後方の端部には、コイル状に形成されたアンテナ４が設けられている。コイル状に形成されたアンテナ４は、媒体を励起する励起パルスを形成するため、並びに、励起信号によって媒体内で引き起こされた測定信号を検出するために使用される。コイル状に形成されたアンテナ４は、長さＬ１を有する。コイル状に形成されたアンテナ４の上流の、磁場が混在する区間は、測定管２を通流する媒体にバイアスを印加するために使用され、バイアス区間ＬＶＭと呼ばれる。ここで本発明によれば、このバイアス区間ＬＶＭ内に、コイル状に形成されたアンテナ５が設けられている。アンテナ５は、測定管２の周囲に配置されている。コイル状に形成されたアンテナ５は長さＬ２を有し、磁場形成装置３によって形成された磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスを形成するか、又は、形成された磁場の方向への媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成する。媒体の磁化は、媒体内で区間Ｌ３に亘って打ち消される。図１には、磁化の打ち消し区間Ｌ３が、アンテナ５の長さＬ２に相当しているケースが図示されている。
【００４５】
媒体の磁化が打ち消された後、磁場形成装置３によって形成された磁場の中で、再び磁化が発生する。このことは、アンテナ５とアンテナ４の間の区間である有効なバイアス区間ＬＶＭｅｆｆにて生じる。打ち消しパルスを形成するアンテナ５は、測定アンテナ４から間隔ｄだけ離間されている。
【００４６】
図２には、本発明の核磁気流量計の別の１つの実施例が図示されている。２つの実施例において同一の要素には、同一の参照符号を付している。
【００４７】
図１に図示した実施例と図２に図示した実施例との本質的な相違点は、図２の実施例の場合に、媒体の磁化を打ち消すパルス、又は、媒体の磁化を打ち消すパルスシーケンスを形成するコイル状に形成されたアンテナ５が、複数設けられていることである。これらのアンテナ５は、測定管２の周囲に配置されている。図２は、このようなアンテナ５を５つ示している。各アンテナ５同士は直接隣接して配置されている。しかしながら、アンテナ５同士を互いに離間させて測定管２の周囲に配置することも可能である。全てのアンテナが同時に１つの打ち消しパルスを形成する場合、区間Ｌ３は、バイアス区間の範囲であり、この区間に亘って媒体の磁化が打ち消されている。
【図１】
2015225073.tif 000009
【図２】
2015225073.tif 000010