實驗名稱：磁(ci)納(na)米溫(wen)度測量(liang)系統對激勵磁(ci)場的均勻(yun)性研究(jiu)

　　研究方向：聲磁(ci)(ci)(ci)納米(mi)溫(wen)度(du)測(ce)(ce)量(liang)方法(fa)有望(wang)解(jie)決(jue)腫(zhong)瘤(liu)熱療中無法(fa)實(shi)(shi)現(xian)實(shi)(shi)時準(zhun)確的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)測(ce)(ce)量(liang)問(wen)(wen)題(ti)。針對(dui)磁(ci)(ci)(ci)納米(mi)溫(wen)度(du)測(ce)(ce)量(liang)方法(fa)在實(shi)(shi)際(ji)(ji)應用(yong)過(guo)(guo)程中存(cun)在的(de)(de)(de)(de)交變(bian)(bian)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)均勻性低(di)、信(xin)噪(zao)比(bi)(bi)低(di)、負載阻抗較大的(de)(de)(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)展開分析(xi)(xi)。首先通過(guo)(guo)分析(xi)(xi)交變(bian)(bian)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)激(ji)(ji)勵(li)系統(tong)信(xin)號鏈，提出(chu)采(cai)用(yong)亥姆霍(huo)茲(zi)線(xian)圈作(zuo)為(wei)交變(bian)(bian)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)發(fa)(fa)生裝置并從理(li)論分析(xi)(xi)、模(mo)擬仿真(zhen)和實(shi)(shi)際(ji)(ji)測(ce)(ce)量(liang)等(deng)層面(mian)分析(xi)(xi)并驗(yan)證其(qi)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)均勻性;其(qi)次針對(dui)信(xin)噪(zao)比(bi)(bi)低(di)的(de)(de)(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)提出(chu)采(cai)用(yong)九階橢圓無源濾波器，分別通過(guo)(guo)理(li)論分析(xi)(xi)、數字模(mo)擬仿真(zhen)和實(shi)(shi)際(ji)(ji)測(ce)(ce)量(liang)等(deng)方面(mian)驗(yan)證信(xin)噪(zao)比(bi)(bi)達(da)到100dB;最后(hou)依(yi)據阻抗匹配理(li)論，提出(chu)利用(yong)串聯諧振(zhen)電(dian)路解(jie)決(jue)負載阻抗較大的(de)(de)(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)，通過(guo)(guo)實(shi)(shi)際(ji)(ji)測(ce)(ce)量(liang)發(fa)(fa)現(xian)激(ji)(ji)勵(li)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)強度(du)達(da)到20Gs;同時為(wei)了解(jie)決(jue)交變(bian)(bian)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)激(ji)(ji)勵(li)系統(tong)穩定(ding)性問(wen)(wen)題(ti)，提出(chu)采(cai)用(yong)串聯大功(gong)率電(dian)阻的(de)(de)(de)(de)方式實(shi)(shi)時監(jian)測(ce)(ce)激(ji)(ji)勵(li)電(dian)流(liu)以保證激(ji)(ji)勵(li)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性。

　　相對于(yu)現(xian)有的(de)(de)(de)(de)腫(zhong)瘤(liu)(liu)癌癥(zheng)治(zhi)療(liao)(liao)(liao)手段(duan)，如手術切除(chu)和放化療(liao)(liao)(liao)法，腫(zhong)瘤(liu)(liu)癌癥(zheng)熱療(liao)(liao)(liao)法不(bu)僅(jin)減(jian)少患者治(zhi)療(liao)(liao)(liao)中的(de)(de)(de)(de)痛苦，而(er)(er)且治(zhi)愈率(lv)較高，因(yin)此(ci)(ci)，腫(zhong)瘤(liu)(liu)癌癥(zheng)熱療(liao)(liao)(liao)被譽為一(yi)種(zhong)“綠色”療(liao)(liao)(liao)法。然(ran)(ran)而(er)(er)溫(wen)(wen)度(du)(du)測量(liang)問(wen)(wen)題(ti)是(shi)阻礙該療(liao)(liao)(liao)法應(ying)用推廣的(de)(de)(de)(de)最大(da)瓶頸，其原因(yin)是(shi)目(mu)前(qian)現(xian)有的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)測量(liang)方(fang)(fang)法無法準確安全(quan)的(de)(de)(de)(de)實現(xian)人體機體組(zu)織細胞溫(wen)(wen)度(du)(du)測量(liang)。磁(ci)(ci)納(na)米溫(wen)(wen)度(du)(du)測量(liang)是(shi)一(yi)種(zhong)全(quan)新的(de)(de)(de)(de)、非(fei)侵入(ru)式(shi)溫(wen)(wen)度(du)(du)測量(liang)方(fang)(fang)法，可以(yi)實時準確的(de)(de)(de)(de)測量(liang)人體內部細胞溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)同(tong)時解決(jue)傳統溫(wen)(wen)度(du)(du)測量(liang)方(fang)(fang)法需(xu)要(yao)開腔帶來的(de)(de)(de)(de)安全(quan)性問(wen)(wen)題(ti)。因(yin)此(ci)(ci)基(ji)于(yu)磁(ci)(ci)納(na)米溫(wen)(wen)度(du)(du)測量(liang)的(de)(de)(de)(de)熱療(liao)(liao)(liao)方(fang)(fang)法有望(wang)解決(jue)人類面(mian)臨的(de)(de)(de)(de)最大(da)健康難題(ti)—腫(zhong)瘤(liu)(liu)癌癥(zheng)，為當今腫(zhong)瘤(liu)(liu)癌癥(zheng)根治(zhi)提(ti)供一(yi)種(zhong)全(quan)新的(de)(de)(de)(de)治(zhi)療(liao)(liao)(liao)手段(duan)。然(ran)(ran)而(er)(er)基(ji)于(yu)磁(ci)(ci)納(na)米溫(wen)(wen)度(du)(du)測量(liang)的(de)(de)(de)(de)腫(zhong)瘤(liu)(liu)癌癥(zheng)熱療(liao)(liao)(liao)方(fang)(fang)法中交變激勵磁(ci)(ci)場對于(yu)磁(ci)(ci)納(na)米測溫(wen)(wen)起著決(jue)定性作(zuo)用，在(zai)實際應(ying)用中還(huan)(huan)存在(zai)若干問(wen)(wen)題(ti)，如交變磁(ci)(ci)場均勻性低(di)、信噪比低(di)、負載阻抗較大(da)等問(wen)(wen)題(ti)，可行性還(huan)(huan)得需(xu)要(yao)實驗(yan)去不(bu)斷驗(yan)證。

　　實驗目的：驗證(zheng)選擇亥姆霍(huo)茲(zi)線圈作為交變磁(ci)場(chang)發生裝置(zhi)，能否解決磁(ci)納米溫度測(ce)量系統對激勵磁(ci)場(chang)的均勻性低(di)的問題。

　　測試設備：功率放大器、信號發生器、示(shi)波器、亥(hai)姆霍(huo)茲線圈、濾(lv)波器、數據采集卡、計算機等。

　　實驗過程：交變磁場(chang)激勵(li)系(xi)(xi)(xi)統(tong)工(gong)作原理(li)是首先(xian)由計算機控制交流信(xin)(xin)號(hao)源產生一個(ge)頻率(lv)單一、幅值(zhi)穩定(ding)的(de)(de)正(zheng)弦信(xin)(xin)號(hao)，然后經過ATA-4014C高(gao)壓(ya)功率(lv)放(fang)大(da)器進(jin)行功率(lv)放(fang)大(da)，通過功率(lv)濾波器進(jin)行信(xin)(xin)號(hao)調理(li)，最后驅動(dong)亥姆霍茲線圈產生激勵(li)磁場(chang)。同時為了實(shi)(shi)現(xian)交變磁場(chang)激勵(li)系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)實(shi)(shi)時的(de)(de)監(jian)(jian)測，使用示波器觀(guan)察線圈兩端的(de)(de)電壓(ya)，電流監(jian)(jian)測回路中的(de)(de)電流，利用反饋控制方(fang)法實(shi)(shi)現(xian)系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)穩定(ding)性。由系(xi)(xi)(xi)統(tong)工(gong)作原理(li)可知系(xi)(xi)(xi)統(tong)工(gong)作流程如圖(tu)1-1所(suo)示。

　　圖1-1磁場(chang)激勵系統原理示(shi)意圖

　　實驗結果：亥(hai)姆(mu)霍茲線圈(quan)是電(dian)感(gan)元件，其(qi)感(gan)抗(kang)值(zhi)與(yu)信(xin)號頻(pin)率(lv)有極強的(de)(de)相(xiang)關性，這將帶(dai)來負載驅動問(wen)題(ti)。通(tong)過(guo)(guo)實(shi)際(ji)測量，當(dang)頻(pin)率(lv)為(wei)375Hz時亥(hai)姆(mu)霍茲線圈(quan)的(de)(de)阻抗(kang)值(zhi)為(wei)680Ω，產生20Gs磁場強度的(de)(de)交變(bian)磁場難度巨大。“串(chuan)(chuan)聯(lian)諧(xie)(xie)振(zhen)”解決亥(hai)姆(mu)霍茲線圈(quan)驅動困難的(de)(de)問(wen)題(ti),串(chuan)(chuan)聯(lian)諧(xie)(xie)振(zhen)的(de)(de)電(dian)路原理(li)圖，如圖1-2所示，其(qi)原理(li)是當(dang)頻(pin)率(lv)為(wei)諧(xie)(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)點時，其(qi)電(dian)容的(de)(de)容抗(kang)與(yu)電(dian)感(gan)的(de)(de)感(gan)抗(kang)相(xiang)等，從二(er)端(duan)口網絡看(kan)其(qi)呈(cheng)純電(dian)阻特征。同(tong)時考慮(lv)到本交變(bian)磁場激(ji)勵(li)系統的(de)(de)激(ji)勵(li)信(xin)號頻(pin)率(lv)為(wei)375Hz，把該頻(pin)率(lv)設置(zhi)成(cheng)串(chuan)(chuan)聯(lian)電(dian)路的(de)(de)諧(xie)(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)，通(tong)過(guo)(guo)實(shi)際(ji)匹配(pei)測量發現當(dang)匹配(pei)電(dian)容值(zhi)為(wei)616.52nF時電(dian)路處于(yu)諧(xie)(xie)振(zhen)狀態，此時阻抗(kang)值(zhi)為(wei)20.719Ω，匹配(pei)電(dian)容原理(li)圖為(wei)圖1-3。

　　圖(tu)1-2串聯諧振電路圖(tu)；圖(tu)1-3匹配電容連接原理(li)圖(tu)

　　?功(gong)率放大(da)器(qi)推薦：ATA-4014C

　　圖：ATA-4014C高壓功率放大器指標參數

　　本資料由Aigtek安泰電(dian)子(zi)整理(li)發布(bu)，更多案例及產品(pin)詳情(qing)請持(chi)續關注(zhu)我們。西(xi)安安泰電(dian)子(zi)Aigtek已經成(cheng)為在業界擁(yong)有(you)廣泛(fan)產品(pin)線，且具有(you)相當規模的儀(yi)器(qi)設(she)備供應商，樣機(ji)都支持(chi)免費(fei)試用。如想(xiang)了(le)解(jie)更多射頻功率放大器(qi)等(deng)產品(pin)，請持(chi)續關注(zhu)安泰電(dian)子(zi)官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。