磁共振成像仪已成为医学临床诊断和基础科学研究的主要工具之一,其中的脉冲梯度单元是实现成像的核心部件之一。本论文围绕着应用于教学成像系统和医用成像系统中的脉冲梯度场系统进行了详细研究。论文的主要内容如下:第一,主要介绍了磁共振成像仪的基本结构,包括磁体系统、谱仪系统和计算机系统。详细介绍了一体化的磁共振成像谱仪的硬件结构,其中包括脉冲序列发生器、射频发射单元、数字接收机和梯度发生单元。它们都采用了基于普通PC机的PCI总线;射频发射单元采用了DDS技术;接收机部分采用了数字接收机,简化了结构,消除了镜像峰。第二,脉冲梯度单元。首先介绍脉冲场梯度技术的应用和脉冲梯度单元的硬件部分。硬件部分包括梯度波形发生器、梯度电流放大器和梯度线圈,在文中分别进行了概述。然后叙述了梯度场测量的方法,并用一维成像法在实验室进行测量梯度大小的实验。最后针对成像中的涡流问题进行讨论,包括涡流的产生机制、涡流大小的测量和涡流补偿的方法。第三,教学成像仪中的低成本脉冲梯度单元。先对该梯度单元的要求和主要结构进行简介。在设计中,核心部件梯度波形发生器采用了基于PCI总线,以FPGA为主要逻辑控制中心的构架。文中描述了梯度波形发生器的硬件结构,简介了卡上FPGA内部结构及FPGA内部逻辑设计流程。作为梯度单元中另一部分,梯度电流放大器起到了放大所需梯度电流的作用,其结构和性能在文中进行了描述。最后进行测试和实验,主要对梯度波形发生器的温度漂移、线性度、通道间耦合等性能进行测试;然后将梯度单元与整个磁共振教学成像仪进行集成,采用不同样品,用自旋回波脉冲序列进行实验并给出结果。第四,医用成像仪中的梯度波形发生器。首先介绍了梯度波形发生器的主要结构和所能实现的功能;然后针对硬件结构、主要电路、FPGA内部逻辑的具体构架和实现进行详细论述。在此梯度波形发生器功能中,我们根据需求增加了波形预加重功能,采用的实现方法是使用FPGA内部资源来构建DSP单元,对波形数据进行预处理,来实现波形预加重功能;设计制作完成后,对此梯度单元中的波形发生器的性能进行测试;最后与医用成像仪集成,进行常规成像实验和涡流补偿实验。