核磁共振技术是物理学、化学、生命科学、材料科学、环境科学等多学科研究物质微观和宏观结构以及相互作用的一种强有力的研究手段，它对当代科学和人类文明做出了重要贡献，并被广泛应用于科研、教育、生产、卫生以及人类生活的各个领域，发挥着越来越重要的作用。核磁共振系统包括了磁体部分、谱仪部分和计算机部分。磁体部分是核磁共振产生的硬件基础，需要磁体设计、匀场、梯度线圈和射频线圈等多项关键技术的支持。其中主磁体的设计需要考虑使屏蔽线圈和主线圈的磁矩正好相互抵消，使离磁体较远处的杂散磁场基本消除，以满足对杂散磁场进行屏蔽的要求。另一方面，产生核磁共振现象的最基本条件之一就是要求有一个均匀的主磁场，主磁场的均匀度直接关系到信号的质量，在很大程度上制约了系统的性能。　　 针对有源屏蔽的核磁共振成像超导磁铁设计，本文在传统的非线性方程组求解的基础上提出了一种非线性迭代优化方法，综合考虑屏蔽效果、超导线用量、屏蔽线圈和主线圈间电磁作用力的影响，使主线圈和屏蔽线圈满足MRI装置对磁场均匀度的要求。针对有源匀场，本文将传统的分析法和优化算法相结合，通过圆弧段通电导线产生的球面谐波系数构造目标函数，对匀场线圈的尺寸进行优化设计，通过对球面谐波系数公式的进一步推导和分析，对匀场线圈的结构进行了大胆的预测，并用于轴向及径向超导匀场线圈的设计方案中。该方法模型构造出发点为圆弧段导线，故设计结果能更方便的应用于工程实际，且能有效避免传统分析法的轴向线圈过长等问题，可满足磁共振成像和核磁共振谱仪系统中匀场线圈设计的需求。