摘要：本文发展了开放式自屏蔽全身成像高场超导磁共振成像(MRI)磁体的优化设计方法,使设计出来的磁体仅有4对超导线圈.这种开放结构的超导MRI磁体优化设计方法集成了线性规划算法和遗传算法.通过迭代线性规划算法可以在考虑成像区域(DSV)磁感应强度约束、磁场不均匀度约束、5 Gs线范围约束、线圈区域最大磁场值约束和最大环向应力约束的条件下,获得用线量最少的线圈初始形状和位置,同时可以得到每个线圈的层数和每层匝数;通过遗传算法可以提高DSV区域的磁场不均匀度,以达到高质量成像的要求.这种集成的优化设计方法既可以灵活有效的设计开放式MRI磁体,也可以设计传统的圆柱形MRI磁体,本文通过一个1.2 T的开放式MRI磁体的设计清楚的展示了这种优化方法.

摘要：20 T以上强磁场在高场科学工程中有着不可替代的作用.电工研究所正在研制一个25 T全超导磁体系统,包括15 T背景磁场和10 T高温超导内插磁体.在磁体的设计和优化中,线圈的数量和种类对于最终优化结果十分关键.为了研究磁体数量和磁体相关参数的关系,计算了20组不同的线圈组合下磁体的优化结果.优化中除了考虑必要的限制条件以外,还采用了一种结合局部优化算法和全局优化算法的方法.通过对比分析发现,线圈数量和磁体造价之间,存在一个"V"形的关系.更进一步地,本文分析了不同超导体在磁体中应该贡献的最佳磁场,以及背景磁体统一供电给优化结果带来的影响.

摘要：提出了开放式高场线圈屏蔽超导MRI磁体的混合优化设计方法,所设计的开放式MRI磁体仅有2对超导线圈。首先采用ISIGHT集成有限元分析软件ANSYS,构成协同式集成优化设计平台,设计磁体的主线圈和屏蔽线圈;然后提出改进的电磁场形状优化方法,设计磁体的匀场铁环,最后通过MATLAB运行遗传算法调用ANSYS进一步优化成像区域(Diameter of Spherical Volume,DSV)的磁场不均匀度,以达到高质量成像的要求。通过一个1.2T的开放式MRI磁体的设计实例清楚地展示了这种优化方法。

摘要：针对设计带铁磁的超导磁共振成像磁体,提出了一种确定类的优化算法来优化极靴的形状以达到匀场的目的。这种方法集合了灵敏度分析、形状优化的理论和有限元方法计算非线性铁磁材料极靴的配置,来改善两个极靴之间大体积成像区的磁场均匀度。需要指出的是,本优化方法不受极靴初始形状的限制,均可以快速收敛。我们通过一个紧凑型的1.2T双平面磁共振磁体,展示了这种方法。

摘要：遗传算法(Genetic Algorithm简称GA)是借鉴生物遗传学和自然选择机理的一种智能的优化算法。MATLAB中的遗传算法工具箱集成了当前比较成熟的各种遗传操作算子,借助它可以方便地完成各种问题的优化。COMSOL Multiphysics是一款大型的高级数值仿真软件,以高效的计算性能和杰出的多场直接耦合能力实现了任意多物理场的高度精确的数值仿真。为使遗传算法更高效的应用于电磁优化设计,我们研究了在MATLAB中调用COMSOL联合仿真的方法,实现了MATLAB与COMSOL的数据传递。我们将该电磁优化设计方法成功的用于一亥姆霍兹线圈,由此表明了此方法的可行性。