磁纳米粒子交流磁化率温度测量系统设计

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1、分类号学号M201272172学校代码10487密级硕士学位论文磁纳米粒子交流磁化率温度测量系统设计学位申请人：彭翔宇学科专业：检测技术及自动化装置指导教师：刘文中教授答辩日期：2015年5月31日ADissertationSubmittedfortheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringDesignofACsusceptibilityMeasurementSystemfortemperaturedetectionCandidate:PengXiangyuMajor:De

2、tectiontechnologyandautomationdevicesSupervisor:Prof.LiuWenzhongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJune,2015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

3、律结果由本人承担。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：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要本文主要设计了一种基于磁

4、纳米粒子在正弦交流磁场激励下的非接触式温度测量系统。本系统通过测量磁纳米粒子的交流磁化率，从而得到磁纳米粒子的弛豫时间，并通过弛豫时间与温度的关系，测量出磁纳米粒子样品的温度。这为磁纳米粒子非接触式测温增加了新的思路，同时对磁纳米粒子在生物检测，肿瘤热疗等生物医学领域的发展具有很好的推动作用。首先，本文介绍了磁纳米粒子的研究背景以及研究磁纳米粒子在生物医疗方面特别是在癌症热疗领域的意义，同时了解了该领域的国内外研究现状。并对磁纳米粒子的交流磁化率以及弛豫时间等性质进行了介绍，通过对交流磁化率和弛豫时间与温度的关系的研究，从中

5、找寻到一种非接触式测温的可行思路。随后，对磁纳米粒子的交流磁化率进行物理模型分析，通过对磁化率实部和虚部的分析理解，得到磁纳米交流磁化率的测量方法，并引出交流磁化率与温度测量的关系，从而构建了温度测量模型。接着本文介绍了交流磁化率温度测量系统的硬件结构设计。信号源通过功率放大器后驱动激励线圈，产生激励磁场；位于磁场内部的探测线圈检测到磁纳米粒子样品产生的响应磁场，从而产生感应电动势，并通过DAQ数据采集卡导入PC中，完成数据的采集与分析。随后，介绍了测量系统的软件方面设计。主要阐述了本系统由Labview语言编写而成的软件部

6、分。具体介绍了通过PID算法模块实现对输出信号源的控制，保证激励磁场的稳定性；介绍了数字相敏检波算法(DPSD)在弱信号提取中的应用，完成磁感应信号的采集过程；程序还应用了独特的TDMS数据存储和处理方法，实现了数据的及时读取与处理。之后，介绍了具体系统测试实验过程的描述和实验结果的处理，通过对不同样品的交流磁化率测量，提取出实部与虚部中的温度信息，进行拟合之后，与之前的测量模型吻合，进一步证明了这种新型非接触式测温方法的可行性。关键词：磁纳米粒子交流磁化率Labview非接触式测温方法I华中科技大学硕士学位论文Abstra

7、ctThisthesisaimstodesignatemperaturemeasurementsystem,whichismadefrommagneticnanoparticleandisundersineacmagneticfieldexcitation.Throughthemeasurementoftheacsusceptibilityofthemagneticnanoparticle,thissystemmeasuresitsrelaxationtime,andfurtherthetemperatureofthemag

8、neticnanoparticlesamplethroughtherelationbetweentherelaxationtimeandthetemperatureismeasured.Thissystemprovidesnewideasfornon-contacttemperaturem