技术特征：
1.基于分段函数轨迹优化的梯度及匀场线圈设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：s1：根据梯度线圈或匀场线圈的具体类型，在布线区域中选取对应的特征区域，以及线圈轨迹几何类型；s2：在特征区域内确定对应每匝导线路径中的特征点，包括圆弧与抛物线或圆弧与对称直线的交点pn、抛物线与对称轴交点qn、对称直线与对称轴交点qn，以及圆弧外径rn，将通过分段函数构建线圈的最终整体结构；s3：根据线圈的优化需求，确定优化目标和限制条件，包括磁场线性度、磁场相对目标场偏差度、梯度效率、最小线间距、指定区域杂散磁场和电阻；s4：基于毕奥-萨伐尔定律建立线圈结构与磁场的对应关系，并根据s3建立数值优化问题，采用内点法等算法进行数值优化，获取满足s3需求下的最优解，即最优特征点参数集。2.根据权利要求1所述的基于分段函数轨迹优化的梯度及匀场线圈设计方法，其特征在于：所述s1中，对于z梯度线圈和z
2-(x2+y2)/2匀场线圈，特征区域选取整个圆形布线域，线圈几何类型为渐开线；对于x梯度线圈、y梯度线圈、xz匀场线圈和yz匀场线圈，特征区域选取二分之一圆形布线域，线圈几何类型为圆弧、变半径弧、抛物线的组合；对于x
2-y2匀场线圈和2xy匀场线圈，特征区域选取四分之一圆形布线域，线圈几何类型为圆弧、变半径弧和对称直线的组合。3.根据权利要求2所述的基于分段函数轨迹优化的梯度及匀场线圈设计方法，其特征在于：所述s2中，对于z梯度线圈和z
2-(x2+y2)/2匀场线圈，特征点由集r＝{r1、r2、
…
、rn}组成，其代表每一匝渐开线与对称轴的交点；对于其余线圈，特征点由集p＝{p1，p2，
…
，pn}、q＝{q1,q2,
…
，qn}、r＝{r1，r2，
…
，rn}组成，p代表抛物线与对称轴交点，q代表抛物线或对称直线与圆弧的交点，r代表某匝圆弧外径。4.根据权利要求2所述的基于分段函数轨迹优化的梯度及匀场线圈设计方法，其特征在于：所述s2中，若抛物线与圆弧交点处、对称直线与对称轴交点处连接存在锐角，则在相邻点处取切线，作出连接圆弧，实现平滑化处理。5.根据权利要求1所述的基于分段函数轨迹优化的梯度及匀场线圈设计方法，其特征在于：所述设计方法用于双平面型永磁体、电磁体或超导磁共振成像系统的梯度和匀场线圈，包括3种梯度线圈：x方向梯度线圈、y方向梯度线圈和z方向梯度线圈，以及5种高阶匀场线圈：xz匀场线圈、yz匀场线圈、x
2-y2匀场线圈、2xy匀场线圈和z
2-(x2+y2)/2匀场线圈。
技术总结
本发明涉及基于分段函数轨迹优化的梯度及匀场线圈设计方法，属于磁共振领域。该方法包括：a、根据梯度线圈或匀场线圈的具体类型，在布线区域中选取对应特征区域及线圈轨迹几何类型；b、在特征区域内确定对应每匝导线路径中的特征点，其将通过分段函数构建线圈的最终整体结构；c、根据线圈的优化需求，确定优化目标和限制条件；d、基于毕奥—萨伐尔定律建立线圈结构与磁场的对应关系，建立数值优化问题进行数值优化，获取满足步骤c需求下的最优解参数集。该方法计算简单直接，高度程序化，人工调整需求低，容易实现很好的梯度磁场线性度及匀场线圈相应性能，并便于施加额外约束。并便于施加额外约束。并便于施加额外约束。
技术研发人员：徐征 宣亮 吴嘉敏 贺玉成 何为 廖英翔
受保护的技术使用者：徐征 吴嘉敏 贺玉成 何为 廖英翔
技术研发日：2021.12.23
技术公布日：2022/4/5