基于磁纳米的燃料电池温度测量系统设计

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1、分类号学号M201572480学校代码10487密级硕士学位论文基于磁纳米的燃料电池温度测量系统设计学位申请人：王志博学科专业：控制工程指导教师：张朴副教授答辩日期：2017年5月20日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringDesignofFuelCellTemperatureMeasurementSystembasedonMagneticNanoparticlesCandidate:Wa

2、ngZhiboMajor:ControlEngineeringSupervisor:Asso.Prof.ZhangPuHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJune,2017万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承

3、担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据摘要固体氧化物燃料电池(SOFC)因高效、环保而具有非常广阔的应用前景

4、，然而其内部工作温度均匀性的控制一直是难题，严重制约了其商业化应用。SOFC内部温度的测量是实现温度控制的前提。本文根据磁纳米粒子的温度敏感特性，设计了一套获取内部温度分布的测量装置，并通过实验的方式验证了SOFC内部线模型温度测量方法的可行性。首先，根据磁性纳米粒子的温度敏感特性，介绍了磁纳米温度成像的关键理论和磁纳米温度测量的点模型和线模型，并对这两种测温模型进行了仿真。在相同的条件下，线模型由于考虑了相邻磁纳米粒子对测量点的影响，因而仿真误差较点模型小。然后，设计了一套磁纳米温度测量装置。在硬件方面使用亥姆赫兹线圈和一对同极向的永

5、磁铁，组成激励磁场发生装置；使用一对差分探测线圈获取磁化响应信号，经过信号预处理后，由数据采集卡采集信号并送至PC机。在软件方面采用DPSD算法得到谐波信息，然后反演计算出被测点的温度。最后，根据燃料电池在实际工作时内部温度分布的各种情形，设计了不同的实验方案。通过实验对比了两种温度测量模型对磁纳米温度测量精度的影响，并将得到的结果与光纤温度计测得的温度进行比较。实验发现，在低温区（360K-300K）利用线模型来反演均匀温度情形时，最大温度误差只有0.56K。但是，SOFC内部有可能出现温度不均匀的情况，针对这种情况，利用线模型得到的

6、温度误差也不会超过3.00K，而利用点模型得到的温度误差最大高达19.68K。因此，线模型温度测量方法优于点模型，能够满足SOFC内部温度分布测量精度的要求。关键词：燃料电池磁纳米粒子点模型线模型温度测量I万方数据ABSTRACTSolidoxidefuelcell(SOFC)hasaverywideapplicationprospectbecauseofitshighefficiencyandenvironmentalprotection.However,theinternaltemperatureuniformitycontrolh

7、asbeenadifficultproblemwhenitworks,whichseriouslyrestricteditscommercialapplication.SOFCinternaltemperaturemeasurementistoachievethepremiseoftemperaturecontrol.Basedonthetemperature-sensitivepropertiesofmagneticnanoparticles,asetofmeasuringdevicesforinternaltemperaturedi

8、stributionisdesigned.ThefeasibilityofthetemperaturemeasurementmethodofSOFCinternallinemodelisverifiedby