一种梯度线圈设计方法

摘要

本发明公开了一种梯度线圈设计方法，该方案首先给定骨架尺寸及预设条件，接着构造梯度线圈骨架上的电流密度基函数，然后将梯度线圈设计问题归结为一个二次规划问题，对该二次规划问题进行求解，即可得到线圈骨架上的电流密度系数，进而得到梯度线圈的形状。本发明与传统设计方法相比，不但效率高，而且所设计的梯度线圈具有更优异的性能。

主权项

一种梯度线圈设计方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)给定梯度线圈的预设条件及其所在骨架的尺寸，所述预设条件包括梯度线圈的成像区域范围、梯度场强度以及最大线性误差；根据骨架尺寸分别给定骨架上沿三维空间坐标x、y、z方向的电流密度矢量基函数J_xi、J_yi、J_zi，i＝1,2,…N，N≥2；(2)构建电流密度J的N阶展开式：$J=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\alpha }_i(J_{\mathrm{xi}}+J_{\mathrm{yi}}+J_{\mathrm{zi}})$上式中，α_i为基函数系数，N个基函数系数组成列矢量α＝{α_i}；(3)根据步骤(1)给定的预设条件建立关于列矢量α的二次规划模型：$\left\{\begin{array}{c}\min g\left(\alpha \right)=\frac{1}{2}{\alpha }^T\mathrm{H\alpha }+f^T\alpha \\ \mathrm{A\alpha }\le b\end{array}\right.$上式中，min表示取最小值，g(α)为二次规划模型的目标函数，H为二次规划模型的系数矩阵，f为一维列矢量，A为线性约束条件的系数矩阵，b为矢量；(4)求解二次规划模型，解得列矢量α，根据步骤(2)求出骨架上的电流密度分布，进而得到梯度线圈的结构。