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为提高质子磁场传感器输出信号幅度和信噪比，提出了一种针对质子磁场传感器的类方形电感线圈结构。在传感器腔体内径限定的约束条件下，以感应电动势幅值最大化为目标，对类方型线圈和圆形线圈的结构参数进行优化设计，计算线圈尺寸参数；根据计算结果，利用COMSOL软件建立线圈等效仿真模型，得到线圈内部磁场参数，结合实际制作的线圈电感量，理论计算得出类方形线圈接收的感应信号幅度比圆形线圈高1．59倍；对比实验结果表明类方形线圈感应信号的幅度是圆形线圈的1．43倍，且感应信号的信噪比提高了3．1db。