MRI梯度线圈振动分析与隔振设计

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磁共振成像(MRI)是一种能直接对病灶部位进行组织成像的先进医学成像工具。但是,根据MRI工作原理可知,MRI工作时梯度线圈会产生振动和噪声。MRI扫描过程中梯度线圈产生的振动传播到治疗床上会降低成像质量。本论文试图在梯度线圈与基座之间添加隔振垫,并进行隔振优化设计,以提高成像质量。  梯度线圈工作时加载了时变的序列电流信号,会使其受到瞬态电磁力作用,进而导致产生结构动态响应引发振动。本文首先利用Maxwell3D对实际工况下的梯度线圈进行电磁有限元仿真,得到XYZ三个方向线圈上的瞬态电磁力。然后,将求得的电磁力作为激振力加载到ANYS Workbench瞬态结构分析中进行电磁结构耦合分析,求解得到梯度线圈的结构动态响应。最后,运用Design Exploration优化模块对梯度线圈隔振垫刚度和阻尼进行优化,并用隔振性能指标对优化前后的结构振动进行评价。通过振动测试结果和电磁结构耦合分析结果对比发现,测点加速度误差在10%以内,验证了有限元模型的准确性。研究结果表明,隔振垫刚度阻尼优化后测点加速度减小20%左右,隔振性能提升3%。
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