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文档介绍:一种梯度线圈设计方法
一种梯度线圈设计方法
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,即可得到线圈一种梯度线圈设计方法
一种梯度线圈设计方法
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。
【专利说明】一种梯度线圈设计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于核磁共振成像系统领域,特别涉及了一种梯度线圈设计方法。
【背景技术】
[0002]梯度线圈是核磁共振系统的关键部件,其性能决定着成像速度、清晰度、噪音大小等。而提高梯度线圈性能的关键在于梯度线圈的设计方法。因此,研发高性能的梯度线圈设计方法对提高核磁共振系统的性能具有非常重要的意义。
[0003]梯度线圈设计基本问题的描述为:在给定的梯度线圈骨架上设计梯度线圈的形状,要求使梯度线圈在成像区域内每个给定的采样点上,线性误差不超过给定的线性度。为此,在传统的梯度线圈设计方法中,最基本的优化问题描述如:
[0004]在成像区域选取M个目标点,用r」(j = 1,2...Μ)来表示。在每个目标点A上做如下定义:
[0005]Bz(rj)——梯度线圈在目标点产生的磁场的z分量;
[0006]Bz,des(rj)—目标点理想的磁场的z分量,为预先给定的值;
[0007]需要优化的问题如下:
[0008]Φ - X W1 (/;■) (B (/;.) - B_,?s (/;.)) +.W
[0009]上式中,W1 (rj),w2为权重因子,W为线圈储能。通常根据一些需要,可将上式进行一些扩展,如在表达式中引入电磁力项等。求上式的最小值,即为所需的梯度线圈。
[0010]上式中构造的优化算法公式存在两个问题。第一是,优化算法与线性度没有直接对应关系。要达到给定的线性度,需要通过很多次迭代,不断调节各个权重因子来寻找满足给定线性度的梯度线圈形状。第二是,上述优化算法,满足的是所有采样点处Bz (rp(j =1,2...Μ)的平方和最小,而这是一个不必要的限制条件,因此会影响所设计的梯度线圈的性能。
[0011]目前求解上述优化目标函数的算法有多种,常用的优化算法为模拟退火优化算法,该类算法的缺点是收敛非常的慢。通常得到合适的解需要数千甚至上百万次的迭代,特别是需要优化的参数个数多时,收敛速度非常慢。因此模拟退火算法不适合梯度线圈的快速设计,而且模拟退火算法不能保证收敛的全局最优解。
【发明内容】
[0012]为了解决上述【背景技术】存在的技术问题,本发明旨在提供一种梯度线圈设计方法,该设计方法不但效率高,且所设计的梯度线圈具有更优异的性能。
[0013]为了实现上述技术目的,本发明的技术方案为:
[0014]一种梯度线圈设计方法,包含以下步骤:
[0015](I)给定梯度线圈的预设条件及其所在骨架的尺寸,所述预

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上传人:421989820 2022/6/22 文件大小:16 KB

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