在活体这一特殊环境内精细刻画分子原子或细胞传热过程的温度测量方法是近年来生命科学领域出现的具有挑战性的前沿研究课题。本文提出一种全新的磁纳米温度测量理论与方法。论文基于磁纳米粒子温度感知模型以及与此相匹配的高精度励磁技术,研究多种温度测量系统实现方法,通过数值仿真指导磁学测量系统设计和反演算法,为解决精密非侵入式的磁纳米温度测量中的理论与技术难题提供一种可行性的研究方案。具体如下：论文首先研究了直流磁场下磁纳米粒子磁化率一温度模型,提出基于纳米磁学模型数值求解的磁纳米温度测量方法。在纳米磁学模型Taylor展开式的基础上,构造一个关于温度与磁化率的离散化矩阵方程,利用反演求解方法实现温度信息的获取。仿真分析以及从超导磁强计获取的实验数据均验证了磁纳米温度测量方法的原理可行性和技术可行性,且温度测量精度达到0.57℃。在此基础上,论文进一步研究朗之万函数Taylor展开式、反演求解方法和激励磁场对磁纳米粒子温度测量精度的影响及其作用机制,从而实现磁纳米温度测量方法的优化,达到0.02℃的温度测量精度。为了提高温度测量的实时性,并摆脱复杂的超导励磁系统,本文研究了一种基于三角波激励磁场的磁纳米温度测量方法及其系统实现。论文利用数据采集卡、线性功率放大器和亥姆霍兹线圈实现的低频三角波励磁系统以及基于探测线圈的弱磁测量系统,设计实现实时的磁纳米粒子磁化曲线的测量系统。在此基础上,构建了三角波磁场下磁纳米温度测量传感模型,从而利用磁纳米粒子磁化曲线与温度的物理模型反演求解获取温度信息。该方法实现的原型样机的温度测量精度优于0.1℃,响应时间小于1秒。考虑到未来温度成像的需求,本文研究并实现了一种基于正弦波激励磁场的磁纳米温度测量系统。论文在研究磁纳米粒子磁化强度谐波幅值探测的基础上,构建了基于磁纳米粒子磁化强度一次谐波和三次谐波的温度测量模型,并采用反演计算与最优化理论等方法实现了温度测量模型的求解,最终设计实现了一套基于磁纳米粒子谐波检测的温度测量样机。该方法可实现试管内实时精密的温度测量,精度达到0.2℃。在此基础上,论文还研究磁纳米粒子磁化强度谐波对温度测量精度的影响,提出在正弦波和直流混合磁场激励下利用磁纳米粒子一次谐波和二次谐波实现实时精密的温度测量,温度测量精度约为0.09℃。最后,为了进一步研究探索更高精度的磁纳米温度测量方法,本文对磁纳米粒子的磁动力学行为的温度效应进行了深入的研究。仿真实验研究认为,磁纳米粒子构成的磁流体溶液中的存在聚集体行为会影响磁纳米粒子饱和磁化强度等固有参数,从而有可能影响高精度磁纳米温度测量。磁纳米粒子的粒径分布和磁流体中磁纳米粒子聚集体及其热动力学行为是温度测量精度的重要影响因素。该模型的研究可用于构建温度测量适用的磁纳米粒子的遴选依据。