一種基于磁納米粒子交流磁化率的溫度測量方法
【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量方法，所述方法包括如下步驟：(1)確定待測對象區(qū)域，并利用通電螺線管對待測區(qū)域施加交流激勵磁場；(2)利用探測線圈采集交流激勵磁場下待測區(qū)域的磁感應強度H1；(3)保持交流激勵磁場不變，將磁納米樣品放置于待測對象的待測區(qū)域內(nèi)，利用探測線圈采集施加磁納米樣品之后待測區(qū)域的磁感應強度H2；(4)計算磁納米粒子的交流磁化率χ的實部χ’和虛部χ”；其中的A1，A2，α都由先前檢測信號H1，H2求得；(5)計算磁納米粒子的有效弛豫時間τ，進而求得溫度T。通過本發(fā)明方法能夠實現(xiàn)非侵入式測量。
【專利說明】一種基于磁納米粒子交流磁化率的溫度測量方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米測試【技術領域】，更具體地，涉及一種基于磁納米粒子交流磁化率 的溫度測量方法。

【背景技術】
[0002] 溫度是自然界中物質(zhì)最基本的物理量之一，溫度的測量對認知自然界中物質(zhì)的本 質(zhì)具有重要的意義。磁納米溫度測量方法，是一種全新的、非接觸式的溫度測量方法。它主 要通過測量磁納米粒子的交流磁化率，并通過一定的模型關系計算出溫度信息。磁納米粒 子溫度測量方法的非侵入式特性，使得其在一些特殊環(huán)境下，具有廣泛的應用前景。
[0003] 而遺憾的是，雖然目前在通常環(huán)境下溫度（場）的測量技術具有高精度高實時性 等特點，并且已經(jīng)非常成熟，如熱電阻等；但在特殊環(huán)境下溫度的測量技術，仍然發(fā)展緩慢。
[0004] 近年來，有關磁性測量技術的發(fā)展，為解決非侵入式溫度測量這一世界難題帶來 曙光。其中，磁共振測溫學的發(fā)展為非侵入式溫度測量技術提供了一種可靠的方案。2008 年，Warren等人利用磁共振中內(nèi)部分子的相干性實現(xiàn)高精度的溫度成像技術，對成像技術 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度的三次諧波 和五次諧波幅值比，通過實驗研究實現(xiàn)磁納米溫度測量技術；同時，2012年劉文中教授基 于郎之萬函數(shù)模型，通過理論模型的推導和實驗驗證，利用磁納米粒子直流磁化率實現(xiàn)磁 納米粒子的精密溫度測量技術。此后，通過仿真研究，利用磁納米粒子的交流磁化率完成磁 納米粒子溫度測量技術的理論模型研究。這些研究為實現(xiàn)精密的非侵入式的溫度測量技術 提供鋪墊。然而，由于缺乏完善的理論模型研究和充分的實驗研究，磁納米溫度測量技術尚 未成熟，尤其是實時精密的溫度測量技術更是缺乏足夠的理論和實驗研究。因此，實現(xiàn)非侵 入式的實時精密的溫度測量技術，仍然是溫度測量領域函需解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術問題，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 量方法，能夠對待測對象的待測區(qū)域實現(xiàn)非侵入式溫度測量。
[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量方法，所述方法包括如 下步驟：
[0007] (1)確定待測對象區(qū)域，并利用通電螺線管對待測區(qū)域施加交流激勵磁場；
[0008] (2)利用探測線圈采集交流激勵磁場下待測區(qū)域的磁感應強度Hl ;
[0009] (3)保持交流激勵磁場不變，將磁納米樣品放置于待測對象的待測區(qū)域內(nèi)，利用探 測線圈采集施加磁納米樣品之后待測區(qū)域的磁感應強度H2 ;
[0010] (4)根據(jù)下式計算磁納米粒子的交流磁化率X的實部X '和虛部X " ；

【權利要求】
1. 一種基于磁納米粒子交流磁化率的溫度測量方法，其特征在于，所述方法包括如下 步驟： (1) 確定待測對象區(qū)域，并利用通電螺線管對待測區(qū)域施加交流激勵磁場； (2) 利用探測線圈采集交流激勵磁場下待測區(qū)域的磁感應強度Hl; (3) 保持交流激勵磁場不變，將磁納米樣品放置于待測對象的待測區(qū)域內(nèi)，利用探測線 圈采集施加磁納米樣品之后待測區(qū)域的磁感應強度H2; (4) 根據(jù)下式計算磁納米粒子的交流磁化率X的實部X'和虛部X"；
其中的Α1，Α2,α都由先前檢測信號H1，H2求得； (5) 計算磁納米粒子的有效弛豫時間τ，進而求得溫度T。
2. 如權利要求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力學 S 體積，Kb為波爾茲曼常數(shù)，τ為有效弛豫時間； 而τ =χ"/ωχ '，其中ω為交流激勵磁場的頻率。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟（2)具體為： 將探測線圈作為傳感器靠近待測區(qū)域，采集此時的感應磁化強度模擬信號Hl的幅值 信息A1和相位信息Φ。。
4. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟（3)具體為： 將探測線圈作為傳感器靠近待測區(qū)域，采集此時的感應磁化強度模擬信號Η2的幅值 信息A2和相位信息Φ 。
【文檔編號】G01K7/36GK104316213SQ201410576638
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權日:2014年10月24日
【發(fā)明者】彭翔宇, 劉文中, 何樂 申請人:華中科技大學