二维磁场激励下磁纳米粒子磁化谐波信息分布

提出了二维磁场激励下磁纳米粒子(MNPs)的谐波分布模型,分析了特征参数对磁化响应谐波分布的影响.首先,基于郎之万顺磁定理构建了二维磁场激励下的MNPs非线性磁化响应谐波分布模型;然后系统研究了平行/垂直磁场激励下的磁化响应谐波信息分布特征,以及MNPs物理特征参数和系统参数对谐波信息分布的影响.结果表明:二维磁场激励下,x轴和y轴上的磁化响应奇次谐波和偶次谐波自然分离,直流磁场对磁化谐波幅值具有调控作用,且存在最值点,可为磁纳米温度计中的高精度谐波提取和优化设计提供依据.     

基于高斯牛顿法的磁纳米温度快速反演算法

根据磁纳米粒子磁化响应强度的奇次谐波信号,构建磁纳米粒子温度测量模型,并将温度模型的反演问题转化为非线性方程组的求解问题.采用一种基于改进型高斯牛顿法的温度快速反演算法,与传统高斯牛顿法进行对比,从温度反演角度研究不同算法对测温精度和时间分辨率的影响.仿真结果表明:该算法具有显著的高稳定性和快收敛性优点,能够达到磁纳米温度计在医学领域应用所需要的测温精度(0.1℃)、时间分辨率(1 s)的要求.     

生物体内纳米磁性矿物质（Fe3O4）的磁畴结构研究

分析了磁铁矿粒子的单畴临界尺寸,表明生物体内的纳米磁铁矿粒子具有单畴特性.分别讨论了石鳖、趋磁细菌及蜜蜂体内纳米磁铁矿粒子的磁畴结构及磁矩分布,探讨了与地磁场相互作用下它们的生物导航功能机制.     

求解粒径问题的线性约束二次规划方法

针对经典奇异值分解求解方法所导致的虚假震荡信号,提出基于约束二次规划的磁纳米粒子粒径分布函数求解方法.在求解粒径分布函数中,以解的二模最小化为目标函数,将磁纳米粒子磁化曲线的数值不定式和解的非负性条件作为约束条件,建立了该线性约束二次规划问题的优化模型.在Matlab环境下利用软件Mosek进行优化计算,并使用无噪声、含有模拟噪声的仿真数据和实际数据分别进行了对比实验,验证了方法的有效性.     

磁性纳米粒子的磁声谐波成像研究

磁性纳米粒子(MNPs)具有良好的磁响应、生物相容性和降解性等优点,在早期肿瘤诊疗中得到了广泛应用.本文基于MNPs在交变磁场激励下的磁声谐波响应,利用锥形磁芯的汇聚作用,开展了基于MNPs的磁声谐波成像研究.首先构建锥形磁芯的电磁激励模型,产生了具有大磁场强度/梯度分布的磁场区域,并基于MNPs的磁矩、机械振动和声传播研究了有效磁场区域内粒子的声辐射特性,推导了磁声谐波响应声压公式,实现了基于磁声谐波声压的二维扫描成像;然后研究了非理想锥尖条件下平顶高度对有效磁场区域半径、声压以及穿透深度的影响,结果表明非理想锥尖可以提高磁声谐波响应和穿透深度,但会一定程度降低谐波成像分辨率;最后利用环形坡莫合金的磁屏蔽效应来减小有效磁场区域,提高MNPs谐波成像的分辨率和对比度,在生物组织的浅表成像中展现良好的应用价值.     

二维和三维空间下各向同性纳米永磁晶粒的剩磁增强效应

纳米永磁晶粒之间的交换耦合相互作用导致在晶界处形成一种类磁畴壁结构的过渡区域.最简单的类磁畴结构--线性磁矩分布,可以给出一维、二维和三维空间中过渡区的宽度、剩磁的解析公式,并很好地解释在各向同性纳米永磁体中观察到的剩磁增强效应,结果与实验值相当吻合.     

基于乘法器的谐波测量方法

提出了一种基于乘法器的谐波测量方法.利用面向键和图的通用仿真软件20-sim对谐波测量方法进行建模仿真.研究表明,运用基于乘法器的谐波测量方法实现谐波测量完全可行,并可得到较高准确度的测量结果.     

生物体内纳米磁性矿物质（Fe3O4）的磁畴结构研究

分析了磁铁矿粒子的单畴临界尺寸，表明生物体内的纳米磁铁矿粒子具有单畴特性。分别讨论了石鳖、趋磁细菌及蜜蜂体内纳米磁铁矿粒子的磁畴结构及磁矩分布，探讨了与地磁场相互作用下它们的生物导航功能机制。     

基于磁光调制及基频信号检测的高精度波片测量

为提高波片相位延迟量的准确性,提出了一种基于磁光调制的波片相位延迟量测量方法.在标准1/4波片和检偏器之间插入磁光调制器,调整元件转角使出射光强只剩下偶次谐波成分,利用该特性,通过检测基频成分的残余量而非整个光强信号来进行波片相位延迟量的精密测量.利用琼斯矩阵推导了相应的理论公式并建立了波片测量系统,误差分析表明当环境温度变化范围为0.1℃时,系统测量不确定优于5',对1/2波片和1/4波片的重复测量实验表明测量标准偏差约为2'.      

AFM纳米操纵中侧向推动力的测量方法

纳米级操纵技术是制造纳米级结构、器件的重要方法之一,同时也是研究纳米粒子之间相互作用的重要手段.该文在运用原子力显微镜的探针操纵碳纳米管的同时,开发了一种纳米级操纵力的同步测量方法.应用该方法,成功测量出了操纵、切割碳纳米管的侧向力信息,从而为研究纳米粒子、基体与操纵工具之间的相互作用提供了最直接的力学信息和实验结果.在此基础上,可以进行初步的纳米设计,研究纳米新材料的力学特性.     

纳米级自旋分离的铁磁共振成像研究

自旋间的相互作用力对原子级别纳米构造体磁性质的理解是极为重要的.磁交换力显微镜(MExFM)是测量原子磁矩相互作用力的一种创新手段,但是这种手段不能分离表面形貌和自旋信息.我们提出的铁磁共振磁交换力显微镜(FMR-MExFM)实现了磁性材料表面的磁交换力信息和表面形貌信息的分离.为了充分利用铁磁共振效应,高效率的微波照射机构是极为重要的一项.在本研究中,通过照射机构的仿真和优化设计得到了微波在同轴电缆间的衰减、照射机构直径以及同轴电缆-探针距离之间的关系,同时得到了最优化的实验条件,在此基础上提高了铁磁共振检测的灵敏度.运用改进后的FMR-MExFM,成功地完全分离了磁性信息和表面结构信息,实现了磁性信息N极和S极的180°的相位差.本研究对FMR-MExFM的开发、磁信息检测具有重要的作用.     

一种高精度的电力系统谐波分析方法

针对电力系统谐波的危害和谐波治理的需要,提出了一种高精度的电力系统谐波分析算法,利用该算法可快速获得电力系统基波及各次谐波的高精度幅值和相位.提出并证明了该算法的收敛性定理,给出了利用该算法进行谐波分析的仿真实例.仿真结果表明,提出的谐波测量方法与其他方法相比具有更高的计算精度高和更快的计算速度,因而在电力系统谐波测量中有较大的应用价值.     

水下地磁异常反演中位置磁矩联合迭代算法

针对磁测误差严重影响水下地磁定位精度的问题,考察了高斯磁测噪声下一元六次方程各系数的均值与方差,分析了方程系数的统计特性.为实现精确反演定位,提出并描述了一种位置磁矩联合迭代修正算法,给出了算法具体步骤.数值仿真结果表明:迭代算法能抑制磁场模值及梯度误差,显著提高水下定位及目标磁矩解算的精度.     

单磁的弹丸滚转角测量与系统误差分析

针对高旋弹丸滚转角实时测量的问题,建立一种单磁的弹丸滚转角测量与误差分析方法。在弹丸发射前装订先验弹道的角度信息,通过时间匹配的方法获取实时的俯仰与偏航角数据;并结合地磁测量信息完成弹丸滚转角的实时解算。通过采用6自由度外弹道的蒙特卡洛仿真和多因素修正控制仿真的方法,完成弹丸在无控与修正状态的先验角度散布规律研究。在考虑时间基准误差的情况下,经系统误差建模与仿真得出,单磁的弹丸滚转角测量方法在无控和一次修正后的系统误差1σ下分别为小于2°和10°。仿真结果表明,基于先验角度信息的单磁弹丸滚转角测量方法可行,可以保证无控和一次修正后的滚转角测量精度。     

基于磁传感器阵列的磁性目标跟踪方法

针对基于磁矢量测量的磁性目标跟踪具有高度非线性且无法得到解析最优解的问题,提出了基于磁传感器阵列的磁性目标跟踪方法.该方法首先利用设计的磁传感器阵列测量磁性目标产生的磁梯度张量信息进行目标方位的单点估计,然后联合磁标量、磁梯度张量各分量及张量矩阵的特征值实现了磁性目标位置和磁矩的单点估计,在连续的单点定位基础上完成了磁性目标运动速度的估计和运动轨迹的实时跟踪.最后利用磁通门传感器搭建了传感器阵列,进行了小型磁性目标的跟踪实验,实验结果表明该连续单点定位方法具有较好的目标实时跟踪能力.     

基于TAM谐波检测方法

针对传统谐波检测方法及其存在的问题,将TAM方法应用于谐波检测。该方法以信号空间模型为基础,结合子空间旋转不变性和最小二乘法实现了电力系统的谐波检测。首先求解采样信号数据矩阵的协方差矩阵,然后对协方差矩阵进行奇异值分解,利用最小二乘法的原理减少噪声影响,得到较为精确的频率和幅值估计参数。仿真实验结果表明：该算法精确有效...     

应用布朗弛豫磁纳米的肿瘤热疗温度测量方法

提出了一种在中高频交流叠加直流磁场的作用下利用磁流体布朗弛豫时间进行温度测量的方法.通过测量交流磁化率得到磁流体的布朗弛豫时间,根据在交直流磁场(交流频率为5~10kHz,磁场为6×10~(-4)T,直流激励磁场为7.5×10~(-4)~30.0×10~(-5) T下布朗弛豫时间与温度的关系模型获得温度信息.构建了交流磁化率的测量系统来获取弛豫时间并用实验实现了温度测量方法,测量的温度误差小于0.15K.该方法可以实现磁纳米粒子在中高频交流激励磁场下的非侵入式的温度测量.     

单畴磁性纳米微粒体系的磁矩分布

通过对测量参数分析可知：单畴磁性纳米微粒体系的磁矩分布参数与粒径分布参数具有对数线性关系．如果微粒的饱和磁化强度已知,则粒径分布的特征参数可直接变换为磁矩分布特征参数,由此可得到磁矩分布函数和平均磁矩．作为实例,研究了CoFe2O4纳米微粒体系的磁矩分布．     

基于近邻主特征匹配的微纳米尺度位移测量

提出了一种基于近邻主特征匹配的亚像素级位移测量方法.改进后的近邻主特征提取过程通过修正散度矩阵的构造,最大化相邻位移图像块投影距离,提高了算法的精度和稳定性.通过将训练过程离线化,提出了基于近邻主特征匹配的微纳米位移测量算法,并通过仿真实验验证了图像块在不同大小和位置情况下算法的精度.在高精度纳米平台、高倍显微镜及标准栅格构成的系统中进行了多角度的实验,验证了算法的有效性.算法的测量精度比传统的图像块匹配方法提高了近10倍,特别是算法对于图像块位置和大小的选择鲁棒性更高.     

测量一阶电路时间常数的实验方案探讨

给出测量一阶电路时间常数的两种实验方法——暂态半值法和连续积分法.并指出两种测量方法各自适用的设备条件.