基于铁磁性的快速测温方法研究及系统设计

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本文基于铁磁性物质的饱和磁化强度—温度曲线,对非接触快速测温的方法进行了深入研究,并设计一套完整的实验平台。铁磁性物质在直流磁场中达到磁化饱和状态时,其饱和磁化强度与温度成线性关系,通过检测其周围磁场,即可获得温度信息。该测温方法在热学理论研究、激光医疗、材料加工、军工等领域皆有良好的应用前景。首先,本文基于物质的磁学特性,介绍了利用超顺磁性测温的朗之万函数模型,指出了铁磁性材料相较于具有超顺磁性的磁纳米粒子在瞬态温度测量上的特点和优势,分析了铁磁性物质的饱和磁化强度关于温度的理论模型。并在此基础上提出了应用于快速测温的具体测量方法。然后,基于自主提出的测温方法,搭建了快速测温实验平台,包括产生瞬态热源的脉冲激光器、热敏感元件的Ni薄膜、磁探测线圈、信号调理电路模块、隔震平台与屏蔽筒、数据采集模块等等。并且利用Labview设计了一套智能采集、信号处理、温度反演、优化存储功能的软件系统。最后,本文利用快速热电偶和光学检测设备作对比,在快速测温实验平台上进行实验,结果表明,快速测温系统的热响应时间远好于热电偶,可实现微秒级的温度响应测量。
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