【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及磁場均化處理，具體為一種磁場均化處理方法。
技術介紹
1、磁場均化處理旨在使磁場在特定區域內更為均勻，目前在多處領域都有著廣泛應用，包括磁共振成像、磁力傳感、磁導航，通常來說，磁場在空間中的分布可能會受到各種因素的影響而變得不均勻，因素包括物體的形狀、材料的磁性質、外部磁場的干擾，而在一些應用中，需要磁場具有良好的均勻性，以確保儀器的準確性和性能，如磁共振成像mri，在mri中需要磁場在人體內部的某個區域內具有高度均勻性，以確保成像的準確性和清晰度、磁力傳感，在磁力傳感器中，需要磁場在感測區域內均勻，以獲得準確的磁力測量結果、磁導航，在磁導航應用中，需要磁場在導航區域內均勻，以確保導航設備的精準性，可以看出，磁場均化處理對于確保磁場在特定區域內的均勻性具有重要意義。
2、海爾貝克陣列(halbacharray、halbachpermanentmagnet)是一種磁體結構，1979年美國學者klaushalbach在做電子加速實驗時發現了這種特殊的永磁體結構并逐步完善，最終形成了"halbach”磁體，它是工程上近似理想的結構，利用特殊的磁體排列，增強單位方向上的場強，目標是用最少量的磁體產生最強的磁場。
3、例如中國專利公開了一種用于使磁場均勻化的均勻化裝置，cn104515962b，其帶有非磁性的支架和由磁性材料構成的平衡元件，其中，支架具有支架壁部且支架壁部包圍支架內腔，其中，在布置在磁場中的均勻化裝置中磁場通過支架壁部的第一支架區域侵入支架內腔中而通過支架壁部的第二支架區域從支架內腔擠
4、雖然上述方案具有如上的優勢，然而傳統的磁場均化處理方法采用整體調整的方式，難以應對不同局部場景的特殊需求，這導致在處理復雜磁場環境時，無法對局部磁場差異進行細致的調整，通常缺乏靈活性，同時一旦參數設定完成，難以適應不同場景或需求的變化，導致其在復雜實際應用中的適用性受到限制，因此亟需一種調整更加靈活和通用的磁場均化處理方法來解決此類問題。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種磁場均化處理方法，解決現有技術中存在的整體調整的方式，難以應對不同局部場景的特殊需求，同時一旦參數設定完成，難以適應不同場景或需求的變化的問題。
2、為實現以上目的，本專利技術通過以下技術方案予以實現，本專利技術提供了一種磁場均化處理方法，包括：
3、步驟1.局部場景劃分和場景內磁場表示，進行磁場區域離散化，通過在磁場區域內定義網格或離散點將整個磁場區域離散化為n個子區域；
4、步驟2.定義目標函數，以最小化局部場景內磁場的梯度差異為目標，最小化局部場景內磁場的梯度差異；
5、步驟3.磁場調整參數引入，引入局部場景內的磁場調整參數，在優化過程中調整局部場景內的磁場；
6、步驟4.優化問題建模，將問題建模為優化問題，即最小化目標函數關于調整參數的函數，引入約束條件確保調整后的局部磁場滿足應用需求和物理合理性；
7、步驟5.優化算法應用，采用基于人工智能的元啟發算法對局部場景的磁場均質化調整。
8、本專利技術進一步地設置為：所述步驟1中，局部場景劃分具體方法為，進行磁場區域離散化，通過在磁場區域內定義網格或離散點將整個磁場區域離散化為n個子區域，即局部場景，采用坐標表示第i個子區域內的第j個離散點的位置，則子區域，其中表示第i個子區域；
9、本專利技術進一步地設置為：所述步驟1中，場景內磁場表示具體為，在每個子區域內，用函數表示磁場，函數表示局部磁場，采用矢量場的分量表示：，其中r表示位置矢量，表示磁場在空間r處的磁場矢量，該矢量包含三個分量，表示磁場在子區域內的各個分量；
10、將整個磁場表示為所有局部場景的磁場之和，即，此處則表示整個磁場；
11、本專利技術進一步地設置為：所述步驟2中，最小化局部場景內磁場的梯度差異方法為：
12、在每個局部場景內的，定義磁場的梯度為；
13、梯度定義：，其中表示局部場景內的r位置處的磁場的散度，分別表示磁場在r處x，y，z方向上的變化率；
14、然后計算梯度差異：，此處表示梯度的離散操作；
15、本專利技術進一步地設置為：所述步驟2中，最小化局部場景內磁場的梯度差異方法還包括：
16、將梯度差異的平方作為目標函數，以最小化梯度差異為目標：，中j表示目標函數，用于調整磁場調整參數，j通過調整參數最小化局部場景內磁場的梯度差異，從而實現磁場均化，表示對場景進行積分，對局部場景內的體積元素進行積分，目標是找到一組參數使目標函數最小化；
17、本專利技術進一步地設置為：所述步驟3中，引入局部場景內的磁場調整參數，在優化過程中調整局部場景內的磁場，具體地：
18、引入局部場景內的磁場調整參數，參數定義為標量或矢量；
19、定義磁場調整函數，將磁場和調整參數關聯；
20、，表示調整后的磁場；
21、將目標函數中的磁場項用調整后的磁場替代，加入調整參數的影響，；
22、通過調整參數最小化修正后的目標函數；
23、本專利技術進一步地設置為：所述步驟4中，優化問題建模方法具體為：
24、將問題形式化為可以通過數學方法求解的優化問題，目標是通過調整，最小化；
25、進行參數調整，包括磁場強度、方向以及其他相關屬性的參數；
26、確定調整后的磁場需要滿足的條件，包括磁場的幅值、方向和其他物理限制；
27、將上述信息整合成為數學模型，該模型包括一個需要最小化的目標函數和滿足約束條件的調整參數；
28、選擇優化算法在參數空間中尋找最小值點；
29、求解問題并找到使目標函數最小化的最優參數組合；
30、本專利技術進一步地設置為：所述步驟5中，優化算法應用中，采用基于人工智能的元啟發算法，實現對局部場景的磁場均質化調整，具體的：
31、選用遺傳算法、粒子群優化、模擬退火用于搜索最優解；
32、利用所選算法，初始化參數空間中的種群，參數代表局部場景內的調整參數；
33、對種群中的每個個體，計算目標函數值，即磁場均勻性的度量；
34、在每一代中，根據算法的設計原則，通過選擇、交叉和變異操作更新種群；
35、在更新后的種群中重新評估目標函數；
36、本專利技術進一步地設置為：所述步驟5中，優化算法應用中，設定終止條件，包括達到最大迭代次數、目標函數收斂，一旦滿足條件，算法停止；
37、從最終的種群中提取具有最小目標函數值的個體，即最優解對應的調整參數。
38、本專利技術提供了一種磁本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種磁場均化處理方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種磁場均化處理方法，其特征在于，所述步驟1中，局部場景劃分具體方法為，進行磁場區域離散化，通過在磁場區域內定義網格或離散點將整個磁場區域離散化為N個子區域，即局部場景，采用坐標表示第i個子區域內的第j個離散點的位置，則子區域，其中表示第i個子區域。
3.根據權利要求2所述的一種磁場均化處理方法，其特征在于，所述步驟1中，場景內磁場表示具體為，在每個子區域內，用函數表示磁場，函數表示局部磁場，采用矢量場的分量表示：，其中r表示位置矢量，表示磁場在空間r處的磁場矢量，該矢量包含三個分量，表示磁場在子區域內的各個分量；
4.根據權利要求3所述的一種磁場均化處理方法，其特征在于，所述步驟2中，最小化局部場景內磁場的梯度差異方法為：
5.根據權利要求4所述的一種磁場均化處理方法，其特征在于，所述步驟2中，最小化局部場景內磁場的梯度差異方法還包括：
6.根據權利要求5所述的一種磁場均化處理方法，其特征在于，所述步驟3中，引入局部場景內的磁場調整參數，在優化過程中
7.根據權利要求6所述的一種磁場均化處理方法，其特征在于，所述步驟4中，優化問題建模方法具體為：
8.根據權利要求7所述的一種磁場均化處理方法，其特征在于，所述步驟5中，優化算法應用中，采用基于人工智能的元啟發算法，實現對局部場景的磁場均質化調整，具體的：
9.根據權利要求8所述的一種磁場均化處理方法，其特征在于，所述步驟5中，優化算法應用中，設定終止條件，包括達到最大迭代次數、目標函數收斂，一旦滿足條件，算法停止；
...【技術特征摘要】
1.一種磁場均化處理方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種磁場均化處理方法，其特征在于，所述步驟1中，局部場景劃分具體方法為，進行磁場區域離散化，通過在磁場區域內定義網格或離散點將整個磁場區域離散化為n個子區域，即局部場景，采用坐標表示第i個子區域內的第j個離散點的位置，則子區域，其中表示第i個子區域。
3.根據權利要求2所述的一種磁場均化處理方法，其特征在于，所述步驟1中，場景內磁場表示具體為，在每個子區域內，用函數表示磁場，函數表示局部磁場，采用矢量場的分量表示：，其中r表示位置矢量，表示磁場在空間r處的磁場矢量，該矢量包含三個分量，表示磁場在子區域內的各個分量；
4.根據權利要求3所述的一種磁場均化處理方法，其特征在于，所述步驟2中，最小化局部場景內磁場的梯度差異方法為：
【專利技術屬性】
技術研發人員：張景聰，張子楠，梁進寶，朱馬興，
申請(專利權)人：北京圣朗瑪磁選技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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