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基于目标场法的磁共振成像小尺寸射频线圈设计

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高电压技术 2014年第12期40卷 3786-3792页

作者：徐文龙李兴鑫张宁张鞠成刘晓芳中国计量学院信息工程学院杭州310018 丽水市人民医院丽水323000 浙江大学医学院附属二院临床工程部杭州310009

为得到分辨率较高的实蝇磁共振图像(MRI),将目标场法引入小尺寸射频(RF)线圈设计,设计了一种磁场均匀性较好、适合实蝇磁共振成像的小尺寸圆柱体射频线圈。首先采用目标场法求出线圈表面的电流密度分布,利用流函数将电流密度离散为Four... 详细信息

为得到分辨率较高的实蝇磁共振图像(MRI),将目标场法引入小尺寸射频(RF)线圈设计,设计了一种磁场均匀性较好、适合实蝇磁共振成像的小尺寸圆柱体射频线圈。首先采用目标场法求出线圈表面的电流密度分布,利用流函数将电流密度离散为Fourier级数;然后基于Tikhonov正则化的方法,引入最小曲率惩罚函数和最小化电流密度的散度惩罚函数,解决了积分方程的高度病态问题,获得了线圈的绕线形状和感兴趣区域(ROI)内的磁场强度。结果表明,2种惩罚函数对应的惩罚因子λ1和λ2均会对线圈的绕线形状和磁场分布均匀性造成影响;对于不同尺寸的线圈,其合适的λ1和λ2的取值不同。因此,选取λ1和λ2时应综合考虑线圈绕线结构和磁场分布均匀性的要求。

关键词：磁共振成像射频线圈目标场法 Tikhonov正则化流函数 Fourier级数

目标场法在悬浮超导球体的球形线圈设计中的应用

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低温与超导 2006年第3期34卷 183-185,209页

作者：何川王秋良白烨中国科学院电工研究所

文中把目标场法引入到悬浮超导球体的球形线圈设计中,根据目标场法产生均匀磁场的原理,通过离散化绕组来近似处理球形线圈在超导球体和球形线圈的间隙内产生均匀磁场的电流密度分布规律。利用有限元分析和验证,在超导球体与球形线圈之... 详细信息

文中把目标场法引入到悬浮超导球体的球形线圈设计中,根据目标场法产生均匀磁场的原理,通过离散化绕组来近似处理球形线圈在超导球体和球形线圈的间隙内产生均匀磁场的电流密度分布规律。利用有限元分析和验证,在超导球体与球形线圈之间的间隙内产生了具有很好均匀性的悬浮磁场,这会明显提高超导球体悬浮的刚度和稳定性。

关键词：超导悬浮球形线圈目标场法

基于目标场法和CST仿真的低场磁共振射频线圈设计

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中国医学物理学杂志 2021年第6期38卷 743-748页

作者：张勋胡亮亮屈正徐进章合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230000 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230000 兰州大学核科学与技术学院甘肃兰州730000

根据临床对人体肺部磁共振成像的需要,设计一种用于肺部0.06 T低场磁共振成像的^(3)He射频线圈。通过预先设定感兴趣区域(ROI)及其内部的目标磁场,运用目标场法逆向求解ROI内产生目标磁场所需的源电流密度分布,流函数获取射频线圈理想... 详细信息

根据临床对人体肺部磁共振成像的需要,设计一种用于肺部0.06 T低场磁共振成像的^(3)He射频线圈。通过预先设定感兴趣区域(ROI)及其内部的目标磁场,运用目标场法逆向求解ROI内产生目标磁场所需的源电流密度分布,流函数获取射频线圈理想绕组。然后利用CST软件建模简化线圈绕组,场路协同仿真研究负载射频线圈在不同品质因数(Q值)下的射频场B_(1)和特定吸收率(SAR)分布等性能指标。仿真实验结果表明,通过改变射频电路的电容值可调整线圈的Q值,线圈Q值越大,单位功率信号激励下产生的B_(1)场强越高,SAR值越高,传输效率越低,而B_(1)场均匀性不受影响,一直保持在近90%。通过射频线圈仿真,验证了目标场法联合CST仿真设计方法的可行性,可推广至高频射频线圈设计。

关键词：低场磁共振成像射频线圈目标场法 CST软件场路协同仿真品质因数

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一种基于目标场法的球型线圈设计方法

中国电机工程学报 2004年第6期24卷 132-136页

作者：白烨王秋良余运佳夏平畴中国科学院电工研究所北京100080

对球坐标系下的拉氏方程使用分离变量法,把球壳表面电流产生的磁场按照傅里叶—连带勒让德公式展开。可以得到磁场和电流的逆运算关系。这样就可以计算出在球壳内部产生指定的目标磁场B_Z所需的球面电流密度分布。该文发展了Turner等人... 详细信息

对球坐标系下的拉氏方程使用分离变量法,把球壳表面电流产生的磁场按照傅里叶—连带勒让德公式展开。可以得到磁场和电流的逆运算关系。这样就可以计算出在球壳内部产生指定的目标磁场B_Z所需的球面电流密度分布。该文发展了Turner等人提出的目标场法,可以在球型线圈内部较大的空间内产生给定形态的各种磁场,满足高能物理、医学、空间探测等方面的需要。利用该方法,该文计算了能在球内沿Z轴方向产生均匀磁场和均匀梯度磁场的电流密度分布,并用商用有限元软件进行了验证。

关键词：球型线圈设计方法目标场法分离变量法磁场

皮肤烧伤深度检测的单边核磁共振浅层成像磁体系统

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电工技术学报 2019年第3期34卷 449-458页

作者：贺中华何为贺玉成徐征重庆邮电大学生物信息学院重庆400065 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

目前临床上烧伤深度判断缺少合适的检测设备和方法,主要由烧伤科医生主观判断,准确率不高。该文设计了一种用于烧伤深度判断的单边核磁共振浅层成像磁体系统,对该磁体系统的单边磁体结构、平面梯度线圈、射频线圈以及射频屏蔽进行了优... 详细信息

目前临床上烧伤深度判断缺少合适的检测设备和方法,主要由烧伤科医生主观判断,准确率不高。该文设计了一种用于烧伤深度判断的单边核磁共振浅层成像磁体系统,对该磁体系统的单边磁体结构、平面梯度线圈、射频线圈以及射频屏蔽进行了优化设计。采用该磁体系统对橡皮模型和猪皮烧伤模型进行成像实验,获得了两种模型的二维成像。结果表明由该磁体系统获得的图像与橡皮实验模型的形状相似,且图像中不同烧伤深度部分和正常对照部分的信号强度呈鲜明对比,初步证明该文设计的单边磁共振浅层成像磁体系统可用于皮肤烧伤深度的检测。

关键词：单边核磁共振目标场法平面梯度线圈烧伤深度评价

浅层地面磁共振匀场预极化线圈多源探测阵列研究

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地球物理学报 2024年第12期67卷 4535-4543页

作者：林婷婷赵汗青安芷毓常天琦地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130061 吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061

地面磁共振(Surface Nuclear Magnetic Resonance,SNMR)技术是唯一能够实现地下水定性定量探测的地球物理方法,在水资源勘探、灾害水调查等领域有较好发展潜力.通过直流线圈发射预极化脉冲能够有效提升信号幅度,然而其布设配置及磁场均... 详细信息

地面磁共振(Surface Nuclear Magnetic Resonance,SNMR)技术是唯一能够实现地下水定性定量探测的地球物理方法,在水资源勘探、灾害水调查等领域有较好发展潜力.通过直流线圈发射预极化脉冲能够有效提升信号幅度,然而其布设配置及磁场均匀性直接影响激发及探测效果,探测阵列的配置方案少有讨论.针对上述问题,本文基于磁偶极子法构建了探测目标水体的均匀目标磁场方程,以线圈功耗为约束求解了规则的地面电流分布,在此基础上引入流函数法实现电流分布与线圈实际布设的等效转换,获取了匀场预极化线圈配置.分别构建方形及长方形分层目标水体模型求解匀场线圈配置进行验证,求解配置与常规方案相比磁场均匀性及分辨率有明显提升,证明了方案的有效性.结果表明:基于目标场法的配置求解方案与常规方案相比,可以根据不同探测目标获取针对性的匀场线圈布设方案并具有良好的探测分辨率和工程应用效率,能够弥补匀场预极化线圈配置设计空白.本文的研究成果,将为浅层多源预极化技术在复杂应用环境下的工程应用提供有力支撑.

关键词：地面磁共振预极化目标场法数值模拟

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外磁场驱动的无线内窥镜磁场线圈的设计方法研究

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中国科学技术大学学报 2008年第3期38卷 272-276页

作者：李国丽李剑平王群京张兴胡存刚韩卫星浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310014 合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009 安徽医科大学第一附属医院心内科安徽合肥230022

为实现外磁场驱动的无线内窥镜所需的外部磁场,提出了外部磁场线圈的设计方法.针对人体呈圆柱状外形对目标磁场在柱坐标系中进行分解,通过目标场法(targetfield,TF)反解出电流密度分布,并通过离散得到实际线圈的位置和电流大小.用此方... 详细信息

为实现外磁场驱动的无线内窥镜所需的外部磁场,提出了外部磁场线圈的设计方法.针对人体呈圆柱状外形对目标磁场在柱坐标系中进行分解,通过目标场法(targetfield,TF)反解出电流密度分布,并通过离散得到实际线圈的位置和电流大小.用此方法设计了一个方案,并用有限元软件进行建模仿真,计算磁体转矩的大小,与预计的理想转矩进行了对比;同时分析了均匀磁场的范围.仿真结果表明,这样的线圈和电流分布方式可以使无线内窥镜所带的永磁体在任意平面产生均匀转矩.

关键词：线圈目标场法内窥镜驱动

高性能核磁共振弛豫分析仪匀场系统的设计与实现

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波谱学杂志 2017年第1期34卷 87-99页

作者：陈珊珊夏天毕昕苗志英杨培强汪红志戴曙光上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 上海健康医学院上海201318 苏州纽迈电子科技有限公司江苏苏州215163

磁场的高均匀性是高性能核磁共振弛豫分析仪实现短弛豫时间样品和微弱信号核磁共振(NMR)检测的基本保障.该文以0.45 T双极型永磁体作为设计核心部件,在大范围磁体空间-25.4mm球空间(DSV)内,基于目标场法设计了X、Y、Z、XY、XZ、YZ、Z^2... 详细信息

磁场的高均匀性是高性能核磁共振弛豫分析仪实现短弛豫时间样品和微弱信号核磁共振(NMR)检测的基本保障.该文以0.45 T双极型永磁体作为设计核心部件,在大范围磁体空间-25.4mm球空间(DSV)内,基于目标场法设计了X、Y、Z、XY、XZ、YZ、Z^2共7组有源匀场线圈,根据线圈供电要求,设计了可编程恒流电源,搭建了可用于高性能核磁共振弛豫分析仪磁体的有源匀场系统,介绍了系统的基本结构、设计过程及匀场方法,实验测试结果验证了大范围磁体空间内该匀场系统的实用性.

关键词：低场核磁共振(low-fieldNMR) 有源匀场目标场法恒流源自由感应衰减(FID)

检测复合绝缘子老化状态的便携式单边核磁共振传感器研究

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检测复合绝缘子老化状态的便携式单边核磁共振传感器研究

作者：吴嘉敏重庆大学

学位级别：硕士

复合绝缘子在高压输电线路中的应用越来越广泛,但是随着其挂网运行时间的增长,复合绝缘子的老化问题越来越严重。为了避免电力系统由于绝缘子过度老化而带来的线路故障,需要能够及时发现复合绝缘子的运行缺陷,因此开展复合绝缘子老化状... 详细信息

复合绝缘子在高压输电线路中的应用越来越广泛,但是随着其挂网运行时间的增长,复合绝缘子的老化问题越来越严重。为了避免电力系统由于绝缘子过度老化而带来的线路故障,需要能够及时发现复合绝缘子的运行缺陷,因此开展复合绝缘子老化状态无损检测方法研究对于保障电力系统的安全稳定运行具有重大的意义。针对目前现有复合绝缘子检测方法的不足之处,本文设计了便携式单边核磁共振传感器来实现对复合绝缘子伞裙老化状态进行无损检测,并针对特殊的磁体结构采用目标场法及流函数法设计并优化了相应的射频线圈。本文的主要工作内容如下:①本文根据复合绝缘子伞裙的结构特点,设计并制作了两种单边磁体结构,第一种单边磁体是由直径30mm,高度10mm的圆柱形钕铁硼磁体及铁磁材料(steel008)组成,在距离磁体表面上方3mm的最优平面上5mm×5mm的区域内磁场强度为377.52±0.04m T,磁场为轴向分布,即垂直磁体表面。第二种单边磁体是由三个尺寸为10mm×10mm×30mm的钐钴材料的磁体组合而成,在距离磁体表面上方3mm的最优平面上5mm×5mm的区域内磁场强度为120±0.4m T,磁场为水平分布。②研究了射频线圈的目标场法及流函数法设计理论,并以相对信噪比1 acB i R最大化作为优化目标对不同结构的线圈进行优化,得到了在目标区域内磁场水平分布,相对信噪比达到1200400的平面射频线圈。(3)使用便携式单边核磁共振传感器对同一输电线路上挂网运行不同年限的复合绝缘子进行测量,并对复合绝缘子的核磁共振回波信号进行分析,得到的等效横向弛豫时间能够表征复合绝缘子的老化程度,即随着老化程度的加剧,等效横向弛豫时间越小。通过实验结果得知,使用本文设计的单边核磁共振传感器测量的复合绝缘等效横向弛豫时间能够灵敏的反映绝缘子伞裙的老化程度,相比静态接触角法具有更高的检测灵敏度。且该传感器可以有效地评估复合绝缘子的使用寿命,能够应用于电力系统中。新型的射频线圈设计方法与传统的射频线圈设计方法相比,能够针对任意结构的主磁体进行相应的设计,不易受磁体结构的束缚,这种射频线圈的设计方法对于核磁共振的发展与应用也具有一定的实用价值。

关键词：复合绝缘子单边核磁共振目标场法流函数法等效横向弛豫时间