磁纳米瞬态温度测量系统设计

发布时间：2020-05-11 10:44

【摘要】：瞬态温度测量在研究传热学基本规律、与激光相关的快速热作用过程及其它瞬变温度过程中具有重要意义。基于超顺磁性磁纳米粒子的瞬态温度测量方法与其它测温方法相比具有非接触、能够测量被测物体内部温度的优点。在恒定外磁场作用下,磁纳米粒子磁化强度与温度之间存在单调对应关系,通过测量磁纳米粒子的磁化强度,可以通过郎之万方程求解出温度。论文首先对磁纳米瞬态温度测量方法进行原理性研究,提出使用恒定外磁场下磁纳米磁化强度与温度之间的单调对应关系来进行温度测量。仿真研究了外加激励磁场对测量灵敏度的影响,及测量信号在不同信噪比时的温度反演误差。然后,设计了一套由激励磁场、磁纳米样品、低频和高频测量电路组成的瞬态温度测量系统。根据测量线圈的传递函数幅频特性对测量线圈和电路进行了分频段设计,并测试了不同频段测量电路的幅频特性。最后,构建了磁纳米瞬态温度测量实验平台。设计了薄膜热电偶,为磁纳米瞬态温度测量实验提供温度数据参照。实验结果表明,本文所设计的瞬态温度测量系统能够测量到上升沿小于2ns的温度脉冲。对磁纳米粒子响应进行标定后,磁纳米粒子所测温度和薄膜热电偶所测温度最大值之间的相对误差不超过±5%。综上所述使用磁纳米粒子进行瞬态温度测量具有可行性。
【图文】：

磁化强度,温度变化曲线,温度,参数

温度变化曲线，在参数为时饱和磁化强度条件下由公式 2.1 仿度测量方法粒子进行瞬态温度测量的原因在于磁纳米恒定时，磁纳米粒子磁化强度和温度之间存强度和温度以外，，其它参数都可以提前求出通过公式 2.1 求解出温度。这种方法不需要略，因此可以用来测量瞬态温度过程。到公式 2.1 中有： ( )( ( ( ) ) ( 磁纳米粒子本身性质有关，可以通过测不同

外加磁场,灵敏度,样品,磁化强度

同的外加磁场下，磁化强度和温度之间表现小进行优化。度对温度的的导数为样品的灵敏度 S(T)：) ( ( ( ) )) 行泰勒展开： ( ) ( ) ′( )( ) ( ) 式皮亚诺余项。选择合适的外加磁场，可 ′( ) 的灵敏度随温度变化较小，磁化强度和温度之同外加磁场下样品的灵敏度。从图中可以看磁场强度增加，样品灵敏度在 500 Oe 时绝e 作为外加偏置磁场。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH811

【参考文献】