[发明专利]一种基于磁纳米粒子的双差分温度测量方法有效

专利信息
申请号: 201811542175.X 申请日: 2018-12-17
公开(公告)号: CN109506805B 公开(公告)日: 2019-09-27
发明(设计)人: 程文祥;张朴;刘文中;程晶晶 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: G01K7/36 分类号: G01K7/36
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 曹葆青;李智
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 探测线圈 温度测量 磁化 磁纳米粒子 反向连接 两组 磁化强度变化 背景噪声 环境变化 环境磁场 激励磁场 纳米粒子 微小变化 微小信号 单线圈 扰动 测磁 放大 测量 参考
【说明书】:

发明的双差分温度测量方法,通过采用均由两个单线圈反向连接组成的两组差分探测线圈分别感应所述待测磁纳米粒子和参考磁纳米粒子的磁化强度,实现一次差分,减少了背景噪声和激励磁场剩磁的影响;同时,本发明的双差分温度测量方法,通过将两组差分探测线圈反向连接,组成双差分探测线圈,实现二次差分,获得只是由温度变化引起的磁化强度的微小变化,且这种微小信号更容易放大较高的倍数,减少了环境变化,特别是突然出现的环境磁场扰动对磁化强度变化带来的影响,从而实现了温度的精确测量。

技术领域

本发明属于纳米测量技术领域,更具体地,涉及一种基于磁纳米粒子双差分温度测量方法。

背景技术

磁纳米粒子是一种具有超顺磁性的磁性纳米物质,作为一种温度敏感元件,具有非侵入式、实时的特点,在生物工程领域和生物医学领域,以及磁透明物质的非接触式内部温度测量领域有较大应用前景,例如癌症热疗、生物体内温度测量、大功率芯片、燃料电池等内部温度的测量。

当前采用的磁纳米粒子样品进行温度测量的方法主要是通过对磁纳米粒子施加正弦交流磁场激励,利用响应信号的谐波幅值的关系求解得到温度。从国内外研究现状来看,磁纳米粒子温度的测量仍然存在很多亟待解决的问题。

现有的采用一对差分线圈进行磁纳米粒子温度测量的方式,减少了剩磁的影响,但是由于受到环境干扰影响,测量得到的磁化强度信号经放大后容易饱和,无法测量出由温度变化引起的微小磁化强度变化,限制了温度测量的灵敏度和精度。

发明内容

针对现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种基于磁纳米粒子的双差分温度测量方法,旨在减少磁场环境变化,特别是突然的磁场环境扰动对于磁纳米粒子温度测量的影响,从而实现高精度的磁纳米粒子温度测量。

为实现上述目的,本发明提供的一种基于磁纳米粒子的双差分温度测量方法,包括:

(1)取两份型号相同、重量一致的待测磁纳米粒子和参考磁纳米粒子,同时选取处于同一环境和同一初始温度T0下的待测点和参考点,并将所述待测磁纳米粒子放于所述待测点处,将所述参考磁纳米粒子放于所述参考点处;

(2)对所述待测点和参考点所在区域施加交流激励磁场H(t);

(3)加热所述待测磁纳米粒子,使所述待测磁纳米粒子和参考磁纳米粒子之间产生温度差ΔT;

(4)采用两对相同的差分探测线圈分别感应所述待测磁纳米粒子和参考磁纳米粒子在所述激励磁场下的磁化强度信号,并将两对差分线圈反向连接从而获得所述磁化强度信号的差分信号ΔM;

(5)提取所述ΔM的一次谐波幅值信息ΔA;

(6)将所述ΔA代入预先拟合的一次谐波幅值变化量-温度变化量曲线中,求出ΔT,由于初始温度T0已知,从而得到所述待测磁纳米粒子经过加热后的温度。

优选地,所述步骤(2)中使用线圈对所述区域施加交流激励磁场。

优选地,所述步骤(3)中使用激光方式小范围对所述待测磁纳米粒子进行加热。

进一步地,所述步骤(4)中所述差分探测线圈由两个单线圈反向连接组成。

进一步地,在步骤(6)中,通过将所述ΔM经过前置放大器初步处理后输入数据采集卡,由计算机LabVIEW程序通过数字相敏检波算法处理后获得所述一次谐波幅值信息ΔA。

通过本发明所构思的以上技术方案,与现有技术相比,能够取得以下有益效果:

(1)本发明的双差分温度测量方法,通过采用均由两个单线圈反向连接组成的两组差分探测线圈分别感应所述待测磁纳米粒子和参考磁纳米粒子的磁化强度,实现一次差分,减少了背景噪声和激励磁场剩磁的影响;

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