[發明專利]一種直流激勵磁場下的非侵入式快速溫度變化的測量方法

有效

• 申請號: 201410374814.1
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104132736B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 阮楚良;張樸;劉文中;徐文彪
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01K3/10
• 分類號: G01K3/10;G01K7/36
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 梁鵬

1.一種直流激勵磁場下的非侵入式快速溫度變化測量方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)將鐵磁性粒子置于待測對象處；

(2)對所述鐵磁性粒子所在區域施加直流磁場使所述鐵磁性粒子達到飽和磁化狀態；

(3)獲得待測對象在常溫下的穩態溫度T₁，根據所述穩態溫度T₁計算出鐵磁性粒子的初始自發磁化強度M₁；

(4)當待測對象發生溫度變化后，測量鐵磁性粒子在溫度變化后的磁化強度變化信號的幅值A，根據所述磁化強度變化信號的幅值A計算得到變化后的溫度T₂；

(5)根據變化后的溫度T₂以及穩態溫度T₁，計算得到溫度變化值ΔT＝T₂-T₁。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)具體為：

將鐵磁性粒子置于待測對象內部或涂覆于待測對象表面。

3.如權利要求1或所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)具體為：所述步驟(2)中采用亥姆霍茨線圈對所述鐵磁性粒子所在區域施加直流磁場。

4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)具體為：

使用熱電偶或者光纖溫度傳感器獲得待測對象常溫下的穩態溫度T₁，根據鐵磁性粒子的“飽和磁化強度-溫度曲線”，計算出溫度為T₁時鐵磁性粒子的初始自發磁化強度M₁。

5.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中根據所述磁化強度變化信號的幅值A計算得到變化后的溫度T₂具體包括：

根據所述磁化強度變化信號的幅值A與變化后的溫度T₂之間的關系：

A=aβNSΔt*{M(T=0)·[1-s(T2Tc)32-(1-s)(T2Tc)52]13-M1},]]>

利用磁化強度變化信號的幅值A計算得到變化后的溫度T₂；

其中：a是磁化強度變化量ΔB與自發磁化強度ΔM的比例系數，β是檢測電路的放大倍數，N是電感線圈的匝數，S是電感線圈的內部面積，Δt是溫度變化的時間，M(T＝0)是鐵磁性粒子在絕對零度時的自發磁化強度，s為鐵磁性材料熱退磁曲線的參數，T_c為鐵磁性粒子的居里溫度，M(T＝0)和T_c對于某一確定鐵磁性粒子材料其為一確定值，M₁為溫度為T₁時鐵磁性粒子的初始自發磁化強度。

6.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中測量鐵磁性粒子在溫度變化后的磁化強度變化信號的幅值A，具體包括：

利用兩個相同的單層線圈作為傳感器，來檢測待測區域內的鐵磁性粒子的磁化強度變化信號，其中一個電感線圈α作為探測線圈，將待測對象包含于其中，使線圈可以檢測到待測對象所有的磁感應強度變化信號，另一個電感線圈γ置于直流激勵磁場中的對稱位置作為參考線圈，它并不接收待測對象的感應信號，只接收環境中的噪聲；

通過電感線圈α采集鐵磁性粒子變化的磁化強度信號，與線圈γ的測量信號經過差分放大等調理電路，檢測出磁化強度變化信號通過處理電路后的輸出幅值A。