磁感应热疗的线圈设计与控制电路的实现

发布时间：2020-04-28 02:08

【摘要】：磁感应热疗是多种肿瘤热疗方法中的一个重要分支,特色突出,优势明显,发展速度很快,有可能作为治疗肿瘤的优先选择,因此具有较高的学术价值及研究意义。现阶段,磁感应热疗的主要研究停留在磁性纳米材料制备以及其实验方面,对其磁感应热疗设备的研究相对较少。本文针对动物磁感应热疗的线圈式磁场发生装置的磁场方向和强度的分布不均匀这一缺点,进行了线圈的优化,并将优化的线圈与原线圈的结果进行对比研究分析,为磁感应热疗的应用提供了理论依据。(1)分析了磁感应热疗的电磁基础。介绍了磁感应热疗的发热机理、磁感应热疗工作频率和场强参数的选择及有限元软件COMSOL的AC/DC模块,计算了圆线圈、螺线管线圈、空心圆柱线圈的磁场分布,对比分析产生相同量级的磁感应强度时线圈各自的变化,选用有外径的圆柱线圈作为后面磁感应热疗的主要磁场产生装置。(2)分析了磁感应热疗场均匀度的优化。依据磁感应强度的大小确定线圈的参数及计算方法,通过与文献中提供的线圈计算数值与该软件仿真计算结果进行对比分析,验证了该软件计算的正确性与可行性。针对线圈式的磁场发生装置的磁场方向和强度的分布不均匀这一缺点,通过线圈两端添加补偿线圈对原线圈进行了的优化。分别计算通入补偿线圈电流不变匝数改变及匝数不变电流变化时,补偿线圈从两端向中间移动的磁感应强度B的变化。研究在相同区域不同位置磁感应强度的变化率,确定了补偿线圈的最佳位置。在最佳位置处,讨论了通入补偿线圈电流和线圈匝数对磁感应强度B的影响,确定了补偿线圈的参数。对有补偿线圈和无补偿线圈的磁感应强度的对比,在相同条件下补偿线圈式的圆柱线圈与无补偿线圈的圆柱线圈进行对比,其线圈中心磁感应强度提高了约4.2%,补偿线圈中心处的磁感应强度达到了11.3 m T,磁场的均匀性增加了66.7%左右。(3)分析了小型磁感应热疗硬件电路的实现。介绍了磁感应热疗控制电路的设计及实现。通过控制电路进行了线圈的验证测试,分别从线圈中心磁感应强度、线圈轴线方向磁感应强度以及线圈磁感应强度均匀性给出了线圈测试数据,并与理论值进行了对比分析,测试结果与仿真结果基本一致,证实了仿真的有效性和实验的可行性。
【图文】：

圆环线圈的模型图

圆环线圈轴向磁场分布
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O441;TH789

【参考文献】

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本文编号：2642931