双频激励磁纳米测温模型研究及测温系统实现

摘要

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。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的课题研究来源

1.4论文研究内容和工作安排

2双频激励下温度测量原理

2.1引言

2.2单频温度测量原理

2.3双频温度测量模型

2.4双频温度测量的仿真研究

2.5本章小结

3双频温度测量影响因素研究

3.1引言

3.2截断误差对温度测量的影响

3.3信噪比对温度测量的影响

3.4激励频率对温度测量的影响

3.5本章小结

4双频激励磁纳米温度测量系统的设计

4.1引言

4.2双频激励磁纳米温度测量系统的组成

4.3激励磁场的产生装置

4.4弱磁信号的检测装置

4.5软件设计

4.6实验结果与分析

4.7本章小结

5总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献

附录 ：攻读硕士期间申请的发明专利和发表的学术论文