一種基于磁納米粒子交流磁化率的溫度測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于磁納米粒子交流磁化率的溫度測(cè)量方法，所述方法包括如下步驟：(1)確定待測(cè)對(duì)象區(qū)域，并利用通電螺線管對(duì)待測(cè)區(qū)域施加交流激勵(lì)磁場(chǎng)；(2)利用探測(cè)線圈采集交流激勵(lì)磁場(chǎng)下待測(cè)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度H1；(3)保持交流激勵(lì)磁場(chǎng)不變，將磁納米樣品放置于待測(cè)對(duì)象的待測(cè)區(qū)域內(nèi)，利用探測(cè)線圈采集施加磁納米樣品之后待測(cè)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度H2；(4)計(jì)算磁納米粒子的交流磁化率χ的實(shí)部χ’和虛部χ”；其中的A1，A2，α都由先前檢測(cè)信號(hào)H1，H2求得；(5)計(jì)算磁納米粒子的有效弛豫時(shí)間τ，進(jìn)而求得溫度T。通過(guò)本發(fā)明方法能夠?qū)崿F(xiàn)非侵入式測(cè)量。
【專利說(shuō)明】一種基于磁納米粒子交流磁化率的溫度測(cè)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種基于磁納米粒子交流磁化率 的溫度測(cè)量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 溫度是自然界中物質(zhì)最基本的物理量之一，溫度的測(cè)量對(duì)認(rèn)知自然界中物質(zhì)的本 質(zhì)具有重要的意義。磁納米溫度測(cè)量方法，是一種全新的、非接觸式的溫度測(cè)量方法。它主 要通過(guò)測(cè)量磁納米粒子的交流磁化率，并通過(guò)一定的模型關(guān)系計(jì)算出溫度信息。磁納米粒 子溫度測(cè)量方法的非侵入式特性，使得其在一些特殊環(huán)境下，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003] 而遺憾的是，雖然目前在通常環(huán)境下溫度（場(chǎng)）的測(cè)量技術(shù)具有高精度高實(shí)時(shí)性 等特點(diǎn)，并且已經(jīng)非常成熟，如熱電阻等；但在特殊環(huán)境下溫度的測(cè)量技術(shù)，仍然發(fā)展緩慢。
[0004] 近年來(lái)，有關(guān)磁性測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，為解決非侵入式溫度測(cè)量這一世界難題帶來(lái) 曙光。其中，磁共振測(cè)溫學(xué)的發(fā)展為非侵入式溫度測(cè)量技術(shù)提供了一種可靠的方案。2008 年，Warren等人利用磁共振中內(nèi)部分子的相干性實(shí)現(xiàn)高精度的溫度成像技術(shù)，對(duì)成像技術(shù) 的研究有重要的意義。此外，2009年J. B. Weaver利用磁納米粒子交流磁化強(qiáng)度的三次諧波 和五次諧波幅值比，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究實(shí)現(xiàn)磁納米溫度測(cè)量技術(shù)；同時(shí)，2012年劉文中教授基 于郎之萬(wàn)函數(shù)模型，通過(guò)理論模型的推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，利用磁納米粒子直流磁化率實(shí)現(xiàn)磁 納米粒子的精密溫度測(cè)量技術(shù)。此后，通過(guò)仿真研究，利用磁納米粒子的交流磁化率完成磁 納米粒子溫度測(cè)量技術(shù)的理論模型研究。這些研究為實(shí)現(xiàn)精密的非侵入式的溫度測(cè)量技術(shù) 提供鋪墊。然而，由于缺乏完善的理論模型研究和充分的實(shí)驗(yàn)研究，磁納米溫度測(cè)量技術(shù)尚 未成熟，尤其是實(shí)時(shí)精密的溫度測(cè)量技術(shù)更是缺乏足夠的理論和實(shí)驗(yàn)研究。因此，實(shí)現(xiàn)非侵 入式的實(shí)時(shí)精密的溫度測(cè)量技術(shù)，仍然是溫度測(cè)量領(lǐng)域函需解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于磁納米粒子交流磁化率的溫度測(cè) 量方法，能夠?qū)Υ郎y(cè)對(duì)象的待測(cè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)非侵入式溫度測(cè)量。
[0006] 本發(fā)明提供了一種基于磁納米粒子交流磁化率的溫度測(cè)量方法，所述方法包括如 下步驟：
[0007] (1)確定待測(cè)對(duì)象區(qū)域，并利用通電螺線管對(duì)待測(cè)區(qū)域施加交流激勵(lì)磁場(chǎng)；
[0008] (2)利用探測(cè)線圈采集交流激勵(lì)磁場(chǎng)下待測(cè)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度Hl ;
[0009] (3)保持交流激勵(lì)磁場(chǎng)不變，將磁納米樣品放置于待測(cè)對(duì)象的待測(cè)區(qū)域內(nèi)，利用探 測(cè)線圈采集施加磁納米樣品之后待測(cè)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度H2 ;
[0010] (4)根據(jù)下式計(jì)算磁納米粒子的交流磁化率X的實(shí)部X '和虛部X " ；

【權(quán)利要求】
1. 一種基于磁納米粒子交流磁化率的溫度測(cè)量方法，其特征在于，所述方法包括如下 步驟： (1) 確定待測(cè)對(duì)象區(qū)域，并利用通電螺線管對(duì)待測(cè)區(qū)域施加交流激勵(lì)磁場(chǎng)； (2) 利用探測(cè)線圈采集交流激勵(lì)磁場(chǎng)下待測(cè)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度Hl; (3) 保持交流激勵(lì)磁場(chǎng)不變，將磁納米樣品放置于待測(cè)對(duì)象的待測(cè)區(qū)域內(nèi)，利用探測(cè)線 圈采集施加磁納米樣品之后待測(cè)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度H2; (4) 根據(jù)下式計(jì)算磁納米粒子的交流磁化率X的實(shí)部X'和虛部X"；
其中的Α1，Α2,α都由先前檢測(cè)信號(hào)H1，H2求得； (5) 計(jì)算磁納米粒子的有效弛豫時(shí)間τ，進(jìn)而求得溫度T。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（5)具體為： TSz7Vll 根據(jù)下式計(jì)算溫度Τ，Τ=~^，其中η為磁流體的黏度，Vh為磁納米粒子的水動(dòng)力學(xué) S 體積，Kb為波爾茲曼常數(shù)，τ為有效弛豫時(shí)間； 而τ =χ"/ωχ '，其中ω為交流激勵(lì)磁場(chǎng)的頻率。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟（2)具體為： 將探測(cè)線圈作為傳感器靠近待測(cè)區(qū)域，采集此時(shí)的感應(yīng)磁化強(qiáng)度模擬信號(hào)Hl的幅值 信息A1和相位信息Φ。。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟（3)具體為： 將探測(cè)線圈作為傳感器靠近待測(cè)區(qū)域，采集此時(shí)的感應(yīng)磁化強(qiáng)度模擬信號(hào)Η2的幅值 信息A2和相位信息Φ 。
【文檔編號(hào)】G01K7/36GK104316213SQ201410576638
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】彭翔宇, 劉文中, 何樂(lè) 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)