磁纳米粒子交流弱磁测量系统设计

发布时间：2017-03-29 23:09

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【摘要】：本文主要研究了一种磁纳米粒子在正弦交流激励下的弱磁测量系统，以测量磁纳米粒子的磁化强度，从而通过磁学的方法表征磁纳米粒子热力学特征，并且能够拥有较高的温度灵敏度。这为非侵入式测温提供了理论基础，对磁纳米粒子在生物细胞靶向定位，纳米温度测量和肿瘤热疗等生物医学领域的发展有着重大的推动意义。 本文阐述了磁纳米粒子的研究背景及意义。了解磁纳米粒子的国内外研究现状。并且对磁纳米粒子在正弦激励下的磁化强度进行了建模。对朗之万函数的交流磁化强度模型进行离散化，并通过泰勒展开为多项式测量模型。在弱磁激励下，磁纳米粒子的磁化强度具有温度灵敏性。确立通过测量信号的各奇次谐波的方法来设计实验系统。本文研究了实验系统的硬件系统。通过功放激励亥姆霍兹线圈的方式，来获得激励磁场，，并通过反馈电阻稳定电流，保证激励磁场的稳定性。通过两个探测线圈构成差分电路，并研究放大电路获得足够大的有用信号，为之后的信号采集提供基础。之后，运用Labview设计系统的软件部分。阐述了通过PID方法来控制输出，保证反馈电阻电压的稳定。介绍了数字相敏检波算法（DPSD）提取特定频率信号幅值的原理，确定了并行测量信号各次谐波的方法，设计了信号各奇次谐波的具体测量方法。通过系统可以采集到有用信号的各奇次谐波的幅值信息。本文通过matlab对数据进行处理。通过对温度的误差分析，确定能够很好的与朗之万函数的理论模型很好的拟合。证明了数据能够表征磁纳米粒子的热力学特征，确定了磁纳米粒子测温的可信性。
【关键词】：磁纳米粒子 弱磁测量 磁化强度 DPSD
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB383.1;TM936
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究意义及背景8-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 论文的创新点12
• 1.4 论文的工作安排12-14
• 2 磁纳米粒子顺磁特性14-20
• 2.1 引言14
• 2.2 朗之万函数14-16
• 2.3 交变弱磁测量模型16-17
• 2.4 系统设计思路17-18
• 2.5 本章小结18-20
• 3 弱磁测量硬件系统设计20-27
• 3.1 整体框架介绍20-21
• 3.2 激励系统设计21-23
• 3.3 采集系统设计23-26
• 3.4 本章小结26-27
• 4 弱磁测量软件系统设计27-42
• 4.1 Labview 及基本模块介绍27-30
• 4.2 DPSD 及 Labview 实现30-34
• 4.3 激励控制模块34-37
• 4.4 信号处理模块37-40
• 4.5 本章小结40-42
• 5 实验数据及分析42-45
• 5.1 实验描述42
• 5.2 实验结果42-45
• 6 总结与展望45-47
• 6.1 总结45-46
• 6.2 展望46-47
• 致谢47-49
• 参考文献49-52

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本文编号：275637