基于遗传算法的磁聚焦线圈阵列设计

摘要

磁聚焦技术在电磁生物医学成像及功能磁刺激等领域得到广泛应用，实现较好的磁聚焦对于实际应用有着积极意义。以往，有学者用8字形线圈及四叶形线圈进行磁聚焦，但这两种方法由于线圈数量有限，其产生的磁场分布的有效区域及磁场的能量都不是很大。文中采用了半球和平面聚焦线圈阵列实现磁聚焦的方案,并使用经过改进的自适应遗传算法对注入线圈阵列各子线圈电流的大小和方向进行了优化。Matlab仿真结果说明，经过以上改进后，两种线圈阵列在目标区域内都较好地实现了磁聚焦，并在一定程度上解决了磁场的焦点的定位问题，加之两种线圈均由较多的子线圈构成，线圈阵列产生的磁场的能量也较大。并通过仿真结果，分析了在两种线圈阵列下的磁聚焦的效果及其影响因素，通过计算，给出了两种线圈阵列在优化后的电流组态下产生的磁场在计算区域内的归一化幅值分布，表明了聚焦线圈阵列可在目标区域产生具有良好聚焦性能的磁场分布，初步达到了设计目的。