發(fā)布時(shí)間：2017-03-30 09:06

  本文關(guān)鍵詞：磁納米溫度測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磁納米溫度測(cè)量方法是利用磁納米粒子的溫度敏感特性和磁化曲線非線性特性實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量,即在交變磁場激勵(lì)下,通過獲取磁納米粒子磁化響應(yīng)的諧波幅值信息進(jìn)行溫度測(cè)量。由于其利用磁納米粒子的特殊磁學(xué)特性進(jìn)行溫度測(cè)量,因此可以實(shí)現(xiàn)非侵入式溫度測(cè)量,為極端特殊條件下的溫度測(cè)量提供一種全新的測(cè)量手段。2014年磁納米溫度計(jì)成功實(shí)現(xiàn)了大功率LED結(jié)溫層和熒光層的溫度測(cè)量,有望為結(jié)溫層是否是LED最高溫度層這一長久以來的爭議提供直觀的實(shí)驗(yàn)依據(jù),其溫度測(cè)量精度為0.1K,時(shí)間分辨率為1s。 本文首先針對(duì)用于描述磁納米特性的郎之萬函數(shù)不具有解析解問題,提出利用郎之萬函數(shù)的離散表達(dá)式構(gòu)建磁納米溫度測(cè)量模型實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量。為了提高溫度測(cè)量精度,本文對(duì)測(cè)溫模型中的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化研究,提出最優(yōu)的激勵(lì)磁場強(qiáng)度為100-200高斯,激勵(lì)頻率小于1kHz,磁納米粒子的平均粒徑為10-12nm,標(biāo)準(zhǔn)差小于O.15nm。針對(duì)磁納米膠體溶液中特有的熱動(dòng)力行為現(xiàn)象—多聚體與單體之間相互轉(zhuǎn)換,通過研究之后發(fā)現(xiàn)激勵(lì)磁場頻率是磁流體多聚體與單體之間相互轉(zhuǎn)換的重要影響因素之一,本文根據(jù)磁流體聚集分離現(xiàn)象提出修正模型,為磁納米膠體溶液在溫度測(cè)量方面的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。 其次,為了提高磁納米溫度測(cè)量精度,本文在系統(tǒng)誤差和抗噪性能方面進(jìn)行研究。在系統(tǒng)誤差方面,研究思路是以信號(hào)傳遞鏈路作為研究對(duì)象,分析信號(hào)流經(jīng)系統(tǒng)每個(gè)部分時(shí)所引入的誤差源,找出影響顯著的誤差源,然后通過分析這些影響顯著的誤差源在傳遞過程中的變化規(guī)律尋找到最小誤差傳遞鏈路,為系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。在抗噪性能方面,分別在諧波噪聲、工頻噪聲、高斯噪聲、采樣率和采樣周期等方面進(jìn)行了深入分析,并提出當(dāng)信噪比高于80dB時(shí)溫度測(cè)量精度小于0.1K,為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供重要參數(shù)指標(biāo)。 此外,本文對(duì)影響磁納米溫度計(jì)系統(tǒng)穩(wěn)定性重要因素進(jìn)行研究。針對(duì)亥姆霍茲線圈由于發(fā)熱問題引起的特征參數(shù)非線性時(shí)漂,提出利用循環(huán)硅油冷卻系統(tǒng)來保證亥姆霍茲線圈工作溫度恒定。針對(duì)功率放大器的非線性漂移問題,本文提出采用數(shù)字式反饋預(yù)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了功率放大器非線性補(bǔ)償,進(jìn)而解決了磁納米溫度計(jì)系統(tǒng)長期穩(wěn)定性問題。接下來本文對(duì)高精度的溫度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中激勵(lì)磁場發(fā)生裝置的指標(biāo)參數(shù)為THD小于0.01%,磁場波動(dòng)性小于0.01%。該指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國家關(guān)于交流測(cè)試的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。在諧波檢測(cè)裝置部分創(chuàng)新性的提出三級(jí)消減剩磁方案,達(dá)到80dB以上的剩磁消減效果。 最后本文介紹了磁納米溫度計(jì)的成功應(yīng)用案例—大功率LED結(jié)溫測(cè)量。利用磁納米溫度計(jì)不但實(shí)現(xiàn)了大功率LED結(jié)溫測(cè)量,而且還發(fā)現(xiàn)LED結(jié)溫層溫度小于熒光層溫度。為大功率LED結(jié)溫層是否是最高溫度層這一長久以來的持續(xù)爭論提供最直接的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：非侵入式 納米溫度計(jì) 磁納米粒子 朗之萬函數(shù) LED-結(jié)溫
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP274
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-27
• 1.1 引言12
• 1.2 極端特殊條件下溫度測(cè)量12-18
• 1.3 溫度測(cè)量方法的現(xiàn)狀18-20
• 1.4 納米溫度測(cè)量技術(shù)研究進(jìn)展20-24
• 1.5 論文課題的來源24
• 1.6 論文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排24-27
• 2 磁納米溫度測(cè)量方法27-62
• 2.1 引言27-28
• 2.2 磁納米超順磁性與郎之萬順磁理論28-33
• 2.3 磁納米溫度測(cè)量模型33-41
• 2.4 磁納米溫度測(cè)量模型參數(shù)優(yōu)化41-48
• 2.5 磁納米溫度反演方法48-56
• 2.6 磁流體的交流磁化率與二聚體分離極限溫度56-61
• 2.7 本章小結(jié)61-62
• 3 磁納米溫度測(cè)量系統(tǒng)誤差及其抗噪性能分析62-87
• 3.1 引言62
• 3.2 磁納米溫度測(cè)量系統(tǒng)誤差分析62-74
• 3.3 磁納米溫度測(cè)量系統(tǒng)抗噪性能分析74-86
• 3.4 本章小結(jié)86-87
• 4 磁納米溫度測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性分析87-99
• 4.1 引言87-88
• 4.2 亥姆霍茲線圈影響分析88-89
• 4.3 功率放大器非線性影響分析89-98
• 4.4 本章小結(jié)98-99
• 5 高精度磁納米溫度計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)99-117
• 5.1 引言99
• 5.2 磁納米溫度計(jì)系統(tǒng)組成99-100
• 5.3 激勵(lì)磁場發(fā)生裝置設(shè)計(jì)100-105
• 5.4 弱磁測(cè)量裝置設(shè)計(jì)105-109
• 5.5 磁納米溫度計(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)109-113
• 5.6 儀器指標(biāo)測(cè)試113-115
• 5.7 本章小結(jié)115-117
• 6 應(yīng)用案例：大功率LED結(jié)溫測(cè)量117-127
• 6.1 引言117-119
• 6.2 大功率LED內(nèi)部結(jié)構(gòu)與熱流分析119-121
• 6.3 實(shí)驗(yàn)描述與實(shí)驗(yàn)步驟121-125
• 6.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析125-126
• 6.5 本章小結(jié)126-127
• 7 總結(jié)與展望127-130
• 7.1 研究工作總結(jié)127-128
• 7.2 未來工作展望128-130
• 致謝130-132
• 參考文獻(xiàn)132-146
• 附錄1 攻讀博士期間發(fā)表、投稿和即將投稿的論文146-147
• 附錄2 學(xué)術(shù)論文和學(xué)位論文的關(guān)系147-149
• 附錄3 攻讀博士期間授權(quán)和申請(qǐng)的發(fā)明專利149-150
• 附錄4 攻讀博士期間參加的國際會(huì)議和學(xué)術(shù)交流150

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