双频激励磁纳米测温模型研究及测温系统实现

发布时间：2020-11-20 06:08

　　 精确的非侵入式温度测量方法的研究,对于生物医学等领域有着重要的意义,而基于磁纳米粒子的测量温度的方法有望实现这一目标。本文在磁纳米粒子的磁化强度具有温度敏感特性的基础上,探索研究了一种全新的双频激励磁场下的磁纳米温度测量模型,设计了一套双频激励磁纳米温度测量系统,从而实现了双频激励磁场下的精确非侵入式的温度测量。具体如下:首先,本文在单频磁纳米粒子温度测量原理的基础上,通过对双频激励磁场下的磁纳米粒子磁化强度信号的分析,归纳总结了磁化强度信号的各谐波及其相应的特点,从而推导出了在双频激励下的磁纳米温度测量模型,并通过仿真实验验证了双频激励下的磁纳米温度测量模型的可行性。其次,为了进一步地研究双频激励下的温度测量模型,本文研究了截断误差、信噪比和激励频率对双频测温模型的温度测量精度的影响。最终,为了减小温度误差,确定了五阶截断作为双频激励下的磁纳米温度测量模型的最终选择。明确了在温度测量过程中要尽可能的提高信噪比,减小噪声。通过仿真研究了双频激励频率的影响,在几十赫兹到几百赫兹范围内,双频激励频率无论是否是倍数关系,对温度的测量误差都没有明显影响。最后,本文设计了一套双频激励磁纳米温度测量系统,详细介绍了激励磁场的产生装置的要求及其实现方法;详细讲解了如何设计弱磁信号的检测装置,从而尽可能地减小剩磁对温度测量的影响;简单介绍了系统的LABVIEW软件平台及其相关的数字相敏检波算法、PID算法和软件消剩磁部分。并且,在此系统上,实现了双频激励下的磁纳米温度测量,温度测量误差标准差能够达到0.1K。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TH77
【部分图文】：

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文2.3）对磁纳米粒子在单一频率正弦激励磁场下随温度的变化375 Hz，磁场范围-500 Gs 到 500 Gs 的正弦磁场激励下，分别0 K 和 360 K 几个点下对磁纳米的磁场响应仿真。不同温度下曲线和磁纳米粒子磁化强度信号的仿真结果如图 2-1 和 2-2 所

0 K 和 360 K 几个点下对磁纳米的磁场响应仿真。不同温度下应曲线和磁纳米粒子磁化强度信号的仿真结果如图 2-1 和 2-2 所图 2-1 不同温度下的磁纳米粒子磁化响应曲线

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文可以知道磁纳米粒子的交流磁化响应具有温度敏感特性。而从图纳米粒子的磁化强度幅值也是随温度改变的，进一步证明了磁纳响应的温度敏感特性。又由于朗之万函数的非线性，对磁纳米粒进行快速傅里叶变换，将磁化频谱归一化后得到图 2-3。
【参考文献】

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本文编号：2891064