[发明专利]一种螺线管形超导磁体线圈数目和初始位置的获取方法

权利要求书

1.一种螺线管形超导磁体线圈数目和初始位置的获取方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1：对预布置线圈区域进行二维网格剖分，并对DSV表面和杂散场约束圆柱体表面进行均匀目标点剖分；

S2：根据二维网格和目标点的坐标，获得网格电流环在目标点处产生的磁场；

S3：根据网格体积和0-1变量，建立以所有导体体积为最小的目标函数；

S4：根据目标函数和约束条件建立线性规划数学模型；

所述线性规划数学模型包括：；其中，N为预布置线圈区域的网格数，B_zDij为预布置线圈区域网格i在DSV表面目标点j处产生的轴向磁场，x_i⁺和x_i^-为0-1变量，S_i为第i个网格的面积，J_op为电流密度，B₀为成像区域内磁感应强度，B_zFij和B_rFij分别为预布置线圈区域网格i在5高斯杂散场约束圆柱体表面目标点j处产生的轴向磁场和径向磁场，nd为DSV表面目标点按仰角θ从0度到90度范围等间隔均匀划分的个数，nf为5高斯杂散场目标点按照边界线的长度均匀划分的个数；为磁场峰峰值不均匀度；

S5：对所述线性规划数学模型进行求解获得非零电流分布图，并根据所述非零电流分布图获得超导磁体系统螺线管线圈的数目和初始位置。

2.如权利要求1所述的获取方法，其特征在于，步骤S1具体为：

将预布置线圈区域沿着轴向和径向分别划分为m和n等份；其中每个网格视为以z轴为中心的理想电流环，电流环的半径和轴向高度分别为该网格的径向和轴向坐标；

将DSV表面目标点按仰角θ从0度到90度范围等间隔均匀划分为nd个；

将杂散场目标点按照边界线的长度均匀划分为nf个。

3.如权利要求1所述的获取方法，其特征在于，步骤S3中所述目标函数为：

所有导体的体积可表示为：，式中，V_i为第i个网格的体积，x_i⁺和x_i^-为0-1变量。

4.如权利要求1-3任一项所述的获取方法，其特征在于，步骤S5中，所述非零电流分布图中非零电流簇的个数为螺线管的数目。

5.如权利要求1-3任一项所述的获取方法，其特征在于，步骤S5中，对于主线圈，以非零电流簇的径向最小位置为匹配边界条件，在面积不变的前提下进行矩形化，获得其初始位置；

对于屏蔽线圈，以非零电流簇的径向最大位置为匹配边界条件，在面积不变的前提下进行矩形化，获得其初始位置。