核磁共振波谱学是一门年轻而发展极为迅速的科学，自上个世纪50年代中期发展至今已经推出了种类繁多的磁共振商业仪器，包括:磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)和核磁共振波谱(Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer, NMR)。MRI是一种新型的医学影像方法，目前已在医学临床诊断上得到可喜的应用，随着其应用的日益广泛，对系统的成像速度和图像质量要求也越来越高;NMR可以得到样品的核磁共振信号或核磁共振谱，通过对信号或振谱的分析处理，可以获得有关物质的结构、物质内部的动态过程、物质内部的互相作用以及工程技术方面所需的有利信息，从而核磁共振成为许多领域内不可少的研究和测试手段。　　有源匀场线圈作为MRI/NMR的重要组成部件，其性能决定了MRI/NMR系统的整机性能。MRI/NMR有源匀场线圈电磁设计的目的是设计多组彼此相互正交的线圈组合，使各组线圈在目标区域内产生的磁场满足匀场的设计要求，其求解过程的实质为根据已知目标场求解场源的问题，属于电磁场逆问题范畴。　　本文采用改进型目标场方法对圆柱面和双平面核磁共振系统中的有源匀场线圈进行电磁优化设计。针对不同的磁共振成像系统的结构和设计要求，提出了以下几种设计方法:　　1.针对圆柱面、双平面MRI/NMR系统的有源匀场线圈，采用目标场方法进行电磁优化设计，由给定的目标磁场分布逆向推导出线圈的面电流分布，首先采用周期函数即傅里叶级数或三角级数来约束线圈面上的电流密度分布，接着由毕奥-萨伐尔定律推导出磁场分布的解析表达式，根据目标场分布的要求来建立方程，通过求解傅里叶级数或者三角级数的系数来得到电流密度的表达式。把目标区域表面的磁场强度均方误差作为设计目标，采用正则化方法来消除逆问题中的病态问题。　　2.在目标场法中通过将各谐波项和目标磁场相结合的方式，对双平面型有源匀场线圈进行电磁优化设计，在目标场方法中可通过引入格林函数的方式，将源点在场点位置处的磁场贡献表述成球面谐波的形式，建立数学模型，将各组匀场线圈在成像区域的磁场精度作为目标函数，并将线圈产生的谐波效率设置为线性约束条件，最终通过全局优化基因算法求解出最佳的优化变量值。　　3.针对柱面梯度线圈的振动开展数值仿真计算研究，梯度线圈位于主磁场内，工作在脉冲状态，频繁的开关导致线圈中的电流急剧变化，使得线圈受到很大的洛伦兹力作用，从而产生剧烈振动，最终影响梯度线圈的性能并产生噪声，噪声会对病人产生刺激，严重时甚至对病人产生损伤。此外，洛伦兹力引起的导体运动是引起磁体失超的最重要的机械扰动源。梯度场场强越强和切换速度越高，则所产生的噪声亦越大。文中对梯度线圈的振动情况进行数值分析，并就减弱梯度线圈所受洛伦兹力的分布，提出了一种在梯度线圈电磁优化设计中添加振动约束条件的设计方法，仿真计算结果显示，该方法可有效地降低了线圈所产生的噪声。　　4.基于传统目标场方法，提出一种将最小均方差（least square，LS）和L1范数相结合的设计方法，用以求解电流密度中的待定未知系数，即LS-L1正则化方法来对电流密度分解表达式中的待定系数进行估计。由于L1正则化问题没有具体的解析表达形式，文中提出通过快速迭代收缩阈值的算法(Fast Iterative Shrinkage-Thresholding Algorithm，FISTA)来解决此问题。该方法对MRI/NMR系统中梯度线圈、匀场线圈的设计具有一定的参考价值，从仿真结果我们可以看到，LS-L1方法相对于LS-L2方法产生的磁场偏差更小，设计的结果更为精确。