CN116595787A - 超导磁体的生成方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents

超导磁体的生成方法、装置、存储介质及电子设备 Download PDF

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CN116595787A CN202310602226.8A CN202310602226A CN116595787A CN 116595787 A CN116595787 A CN 116595787A CN 202310602226 A CN202310602226 A CN 202310602226A CN 116595787 A CN116595787 A CN 116595787A
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张涛
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Abstract

本发明公开了一种超导磁体的生成方法、装置、存储介质及电子设备。其中，该方法包括：获取超导线材的属性信息，属性信息至少包括，超导线材的初步运行电流，及超导线材所构成的多个线圈的分布区域；基于属性信息确定超导线材所构成的多个线圈的初始分布情况；对多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，得到多个线圈的优化分布情况；对多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，得到多个线圈的目标分布情况；基于多个线圈的目标分布情况，利用超导线材生成超导磁体。本发明解决了相关技术中超导磁体的生成效率较低的技术问题。

Description

超导磁体的生成方法、装置、存储介质及电子设备
技术领域
本发明涉及超导磁体领域，具体而言，涉及一种超导磁体的生成方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
超导磁体是磁共振成像系统的关键部件之一，为磁共振成像设备提供高均匀度的静磁场，相关技术中，超导磁体的生成方法是在可行域找到构成超导磁体的线圈数量、位置，以及各个线圈的层数、匝数等信息，并采用多种优化算法进行计算，如模拟退火算法，遗传算法等随机搜索算法。由于这些算法优化时间长，且容易陷入局部最优解，因此会造成使用不便，从而会导致超导磁体的生成效率较低。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种超导磁体的生成方法、装置、存储介质及电子设备，以至少解决相关技术中超导磁体的生成效率较低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种超导磁体的生成方法，包括：获取超导线材的属性信息，属性信息至少包括，超导线材的初步运行电流，及超导线材所构成的多个线圈的分布区域；基于属性信息确定超导线材所构成的多个线圈的初始分布情况；对多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，得到多个线圈的优化分布情况；对多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，得到多个线圈的目标分布情况；基于多个线圈的目标分布情况，利用超导线材生成超导磁体。
可选的，基于属性信息确定超导线材的线圈的初始分布情况，包括：基于多个线圈的分布区域及属性信息构造线性规划模型；利用线性规划模型确定多个线圈的初始分布情况。
可选的，基于多个分布区域及属性信息构造线性规划模型，包括：在多个分布区域内确定初步运行电流所产生的磁感应强度；在多个分布区域内确定初步运行电流所产生的谐波大小；基于磁感应强度，谐波大小及属性信息构造线性规划模型。
可选的，属性信息还包括：超导线材的尺寸和规格参数，基于磁感应强度，谐波大小及属性信息构造线性规划模型，包括：基于超导线材的初步运行电流确定多个分布区域的电流值；基于超导线材的尺寸确定第一目标函数，第一目标函数用于表示超导线材的长短状况；基于超导线材的规格参数、初步运行电流所产生的磁场的磁感应强度以及初步运行电流所产生的谐波大小确定第一约束条件，第一约束条件用于表示初步运行电流所产生的磁场的均匀度；基于多个分布区域的电流值，第一目标函数，第一约束条件构造线性规划模型。
可选的，该方法还包括：求解线性规划模型，得到多个线圈的初始分布情况。
可选的，对多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，得到多个线圈的优化分布情况，包括：基于第二目标函数、第二约束条件以及谐波偏差确定线圈矩形化模型，第二目标函数用于表示多个线圈的体积状况，第二约束条件用于表示线性规划模型中初步运行电流所产生的磁场与矩形化优化后初步运行电流所产生的磁场的偏差；基于线圈矩形化模型确定多个线圈的状态值，得到至少一个矩形化的解，多个线圈的状态值至少包括多个线圈的层数。
可选的，对多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，得到多个线圈的目标分布情况，包括：基于第二目标函数、第一约束条件以及优化变量构造非线性优化模型，优化变量用于表示多个线圈的中心几何位置；基于非线性优化模型确定多个线圈的位置，多个线圈的位置用于确定多个线圈的目标分布情况。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种超导磁体的生成装置，包括：获取模块，用于获取超导线材的属性信息，属性信息至少包括，超导线材的初步运行电流，及超导线材所构成的多个线圈的分布区域；确定模块，用于基于属性信息确定超导线材所构成的多个线圈的初始分布情况；第一优化模块，用于对多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，得到多个线圈的优化分布情况；第二优化模块，用于对多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，得到多个线圈的目标分布情况；生成模块，用于基于多个线圈的目标分布情况，利用超导线材生成超导磁体。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项超导磁体的生成方法。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器执行上述任意一项超导磁体的生成方法。
在本发明实施例提供的超导磁体生成方法中，通过获取超导线材的属性信息，属性信息至少包括，超导线材的初步运行电流，及超导线材所构成的多个线圈的分布区域；基于属性信息确定超导线材所构成的多个线圈的初始分布情况；对多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，得到多个线圈的优化分布情况；对多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，得到多个线圈的目标分布情况；基于多个线圈的目标分布情况，利用超导线材生成超导磁体。容易注意到的是，可以先对多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，在此基础上可以再对经过矩形化优化后的多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，通过两次优化过程可以提高超导磁体的生成效率，进而解决了相关技术中超导磁体的生成效率较低的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种超导磁体的生成方法流程图；
图2是根据本发明实施例的一种线圈可行域示意图；
图3是根据本发明实施例的一种线圈初始分布情况示意图；
图4是根据本发明实施例的一种矩形化优化后的结果示意图；
图5是根据本发明实施例的一种非线性优化后的均匀区磁场分布示意图；
图6是根据本发明实施例的一种电流圆环示意图；
图7是根据本发明实施例的一种超导磁体的生成装置示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了生成超导磁体，相关技术中是采用混合优化算法，即第一步通过优化算法求出线圈初步信息，第二步在线圈初步信息的基础上进行优化，确定最终的线圈信息，包含线圈数量，每个线圈的层数、匝数和几何位置等。
综合来说，相关技术中的方法都通过两步优化算法得到超导线圈的结构，即第一步获得线圈的初始分布，第二部获得线圈的最终结构，采用相关技术中的方法，有如下几个方面将不能涉及到：
(1)由第一步得到的线圈初始分布不能直接进行矩形化，只能用于第二步的优化计算。
(2)数学模型中以均匀区峰-峰值均匀度为约束，没有考虑具体谐波分量的值，得不到高度均匀的磁场。
(3)针对磁共振不同扫描区域的均匀度需求，不能做出更细化的多均匀区优化。
为了解决上述问题，本发明提供了如下实现方案：
实施例1
图1是根据本发明实施例的一种超导磁体的生成方法流程图。如图1所示，该方法分为如下步骤：
步骤S102：获取超导线材的属性信息，属性信息至少包括，超导线材的初步运行电流，及超导线材所构成的多个线圈的分布区域。
上述的超导线材可以通过线圈的形式呈现，可选的，上述的超导线材可以用于构造线圈，从而形成超导磁体。
上述的属性信息可以用于表示超导线材的性能，可选的，属性信息可以包括超导线材的初步运行电流、超导线材的尺寸、超导线材的规格参数等。
在一种可选的实施例中，可以通过电流表或其他的检测器材，对超导线材进行检测，从而获取到超导线材的初步运行电流。同时还可以根据设计需求确定超导线材所构成的多个线圈的分布区域，也即超导线材所构成的多个线圈的可行域，其中多个线圈可以分为主线圈以及屏蔽线圈，多个线圈的可行域可以分为主线圈可行域，以及屏蔽线圈可行域。
进一步的，超导线材所构成的主线圈可以分布在轴向负0.8米至正0.8米，径向0.49米至0.6米的区域内，屏蔽线圈可以分布在轴向负0.8米至正0.8米，径向0.8米至0.9米的区域内，可选的，以上主线圈和屏蔽线圈的分布情况为举例说明，本方案中对主线圈和屏蔽线圈的分布情况不做具体限制。图2是根据本发明实施例的一种线圈可行域示意图，如图2所示，线圈只占整个超导磁体截面的很小一部分，因此可行域可以至少划分3个，包括内侧，即图2中的下侧，是主线圈可行域，包括外侧，即图2中的上侧，两个是屏蔽线圈可行域。
步骤S104：基于属性信息确定超导线材所构成的多个线圈的初始分布情况。
上述的多个线圈的初始分布情况可以用于表示超导线材所构成的多个线圈的初始状态。
在一种可选的实施例中，在获取到超导线材的属性信息后，可以根据超导线材的属性信息来确定超导线材所构成的多个线圈的初始分布情况，从而判断超导线材所构成的多个线圈的初始状态。图3是根据本发明实施例的一种线圈初始分布情况示意图，如图3所示，可以以超导线材的长、宽为网格尺寸划分，使每一个网格代表一根超导线，多个线圈中的主线圈主要分布在内侧，也即图3的下侧，多个线圈中的屏蔽线圈主要分布在外侧，也即图3的上侧，由于主线圈可行域中各个线圈之间也有很大间隙，进一步可以将主线圈可行域划分多个，这样可以降低线性规划矩阵维度，从而加快计算速度。
步骤S106：对多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，得到多个线圈的优化分布情况。
上述的矩形化优化可以用于使得多个线圈的初始分布状态趋近于矩形。可选的，可以通过构造优化模型，对多个线圈的初始分布情况进行优化，还可以通过优化函数对多个线圈的初始分布情况进行优化，此处对优化的方式不做具体的限制。
图4是根据本发明实施例的一种矩形化优化后的结果示意图，如图4所示，在通过优化模型对多个线圈的初始分布情况进行优化时，可以通过求解模型，从而得到每个线圈的层数，匝数，几何中心位置等信息，通过该信息来对多个线圈的初始分布情况进行优化，可选的，经过矩形化优化后的主线圈以及屏蔽线圈可以趋近于矩形。
步骤S108：对多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，得到多个线圈的目标分布情况。
上述的目标分布情况可以通过对多个线圈优化分布情况进行非线性优化得到，可选的，在得到多个线圈的目标分布情况后，可以基于多个线圈的目标分布情况来生成超导磁体。
在一种可选的实施例中，可以通过构造非线性优化模型，从而对多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，从而得到多个线圈的目标分布情况。图5是根据本发明实施例的一种非线性优化后的均匀区磁场分布示意图，如图5所示，可以将均匀区分为均匀区1和均匀区2，其中均匀区1的磁场分布状态波动较大可以表示为锯齿状，均匀区2的磁场分布状态的波动较小。可选的，常用的磁场均匀度的表示方式有峰-峰值均匀度，以及体积均方根均匀度。其中，峰-峰值均匀度是使用频率最高的一种衡量指标，用磁场最大、最小值表征磁场的均匀度特性，体积均方根均匀度可以更好的衡量磁场均匀分布的程度，两者配合使用可以得到均匀度更好的静磁场。
步骤S110：基于多个线圈的目标分布情况，利用超导线材生成超导磁体。
在一种可选的实施例中，在得到目标分布情况后，可以得到满足要求的线圈拓扑，并以目标分布情况分布的多个线圈生成超导磁体。
在本发明实施例提供的超导磁体生成方法中，通过获取超导线材的属性信息，属性信息至少包括，超导线材的初步运行电流，及超导线材所构成的多个线圈的分布区域；基于属性信息确定超导线材所构成的多个线圈的初始分布情况；对多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，得到多个线圈的优化分布情况；对多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，得到多个线圈的目标分布情况；基于多个线圈的目标分布情况，利用超导线材生成超导磁体。容易注意到的是，可以先对多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，在此基础上可以再对经过矩形化优化后的多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，通过两次优化过程可以提高超导磁体的生成效率，进而解决了相关技术中，超导磁体的生成效率较低的技术问题。
可选的，基于属性信息确定超导线材的线圈的初始分布情况，包括：基于多个线圈的分布区域及属性信息构造线性规划模型；利用线性规划模型确定多个线圈的初始分布情况。
在一种可选的实施例中，可以通过计算初步运行电流所产生磁感应强度，以及多个分布区域内确定初步运行电流所产生的谐波大小，并结合超导线材的属性信息来构造线性规划模型。可选的，该线性规划模型来确定多个线圈的初始分布情况，
可选的，基于多个分布区域及属性信息构造线性规划模型，包括：在多个分布区域内确定初步运行电流所产生的磁感应强度；在多个分布区域内确定初步运行电流所产生的谐波大小；基于磁感应强度，谐波大小及属性信息构造线性规划模型。
在一种可选的实施例中，对于坐标为(0,0,h)的中心点，其中，h为中心点在z轴上的坐标，其所对应的电流在半径为a的单位电流环在空间任意点P(rp,zp)位置处产生的磁感应强度，可以通过以下公式来计算。
其中，Br半径方向磁场；Bz为轴向磁场；μ0真空磁导率，是一个固定常数；h，z轴坐标，K(k)第一类椭圆积分，E(k)第二类椭圆积分。其中，
在另一种可选的实施例中，可以通过公式来计算谐波的大小，其中，an0代表谐波值，n为阶数，P为勒让德多项式系数，I为电流，r0为电流圆环到坐标原点的距离。图6是根据本发明实施例的一种电流圆环示意图，如图6所示，可以将O做为原点，建立三维直角坐标系0-xyz，其中，在电流圆环I所产生的磁场中取点P和R并进行连接，其中，r、Ψ、α、Φ、θ均代表不同方向的角度，I为电流，r0为电流圆环到坐标原点的距离，BC(r)为磁场值。
进一步的，在得到磁感应强度，谐波大小后，可以基于磁感应强度，谐波大小及属性信息构造线性规划模型，该线性规划模型可以用于确定多个线圈的初始分布情况。
可选的，属性信息还包括：超导线材的尺寸和规格参数，基于磁感应强度，谐波大小及属性信息构造线性规划模型，包括：基于超导线材的初步运行电流确定多个分布区域的电流值；基于超导线材的尺寸确定第一目标函数，第一目标函数用于表示超导线材的长短状况；基于超导线材的规格参数、初步运行电流所产生的磁场的磁感应强度以及初步运行电流所产生的谐波大小确定第一约束条件，第一约束条件用于表示初步运行电流所产生的磁场的均匀度；基于多个分布区域的电流值，第一目标函数，第一约束条件构造线性规划模型。
上述的多个分布区域的电流值可以为经过不同分布区域的多个线圈上的电流。
上述的第一目标函数可以用于表示最短的超导线材，可选的，第一目标函数可以为其中，rn是电流环半径；xi电流环的电流值，该电流值可以为正值、负值或0。其中，正值表示正向电流，负值表示反向电流。
上述的第一约束条件可以用于表示初步运行电流所产生的磁场中所包含的多个均匀区的多个均匀度的均匀度要求，杂散场范围要求，以及高阶项要求。可选的，可以用以下公式来确定第一约束条件。
其中，A代表磁场矩阵，表示每个电流圆环对目标场点的磁场贡献矩阵，H是谐波矩阵，表示每个电流圆环对某阶高阶项的谐波贡献，C是每个电流环对杂散场位置的磁场贡献矩阵。ε1和εn是均匀区均匀度要求值，δ为谐波项要求，Btarget代表磁场值。可选的，由于初步运行电流所产生的磁场中可以包含多个均匀区，每个均匀区都会有对应的均匀度，因此，在第一约束条件中可以通过ε来表示多个均匀度，其中，不同角标的ε可以代表不同均匀区的均匀度要求值。可选的，均匀区的数量至少为一个，具体的数量可以根据实际应用过程中的需求来确定，进一步的，均匀区的面积越大对应的均匀度要求值也越大，其中，均匀度要求值可以用于对均匀度进行评价。
在一种可选的实施例中，在得到多个分布区域的电流值，第一目标函数，第一约束条件后，可以基于多个分布区域的电流值，第一目标函数，第一约束条件构造线性规划模型。
可选的，该方法还包括：求解线性规划模型，得到多个线圈的初始分布情况。
在一种可选的实施例中，在得到线性规划模型后，可以对线性规划模型进行求解，从而得到多个线圈的初始分布情况，以便于对多个线圈的初始分布情况进行矩形优化。
可选的，对多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，得到多个线圈的优化分布情况，包括：基于第二目标函数、第二约束条件以及谐波偏差确定线圈矩形化模型，第二目标函数用于表示多个线圈的体积状况，第二约束条件用于表示线性规划模型中初步运行电流所产生的磁场与矩形化优化后初步运行电流所产生的磁场的偏差；基于线圈矩形化模型确定多个线圈的状态值，得到至少一个矩形化的解，多个线圈的状态值至少包括多个线圈的层数。
上述的第二目标函数可以用于表示线圈体积最小化，即Min V(x)。
上述的第二约束条件可以为矩形化后的多个线圈所产生的磁场与线性规划得到的多个线圈所产生的磁场偏差最小，高阶谐波偏差最小，层数和匝数为偶数等。可选的，可以用以下公式来确定第二约束条件。
其中，Brectangle(x)是矩形线圈磁场，Blp是线性规划后得到的电流簇产生的磁场，Hrectangle(x)是矩形线圈的谐波，Hlp是线性规划得到的电流簇产生的谐波，ε和δ是磁场和谐波偏差值，layer代表层数，turn代表匝数。
上述的多个线圈的状态值可以包括各个线圈的层数、匝数、中心几何位置等。
在一种可选的实施例中，在确定出基于第二目标函数、第二约束条件以及谐波偏差，可以基于第二目标函数、第二约束条件以及谐波偏差确定线圈矩形化模型，从而得到多个线圈的初始分布情况，进一步的，可以利用线圈矩形化模型求解各个线圈的层数、匝数、中心几何位置。
可选的，对多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，得到多个线圈的目标分布情况，包括：基于第二目标函数、第一约束条件以及优化变量构造非线性优化模型，优化变量用于表示多个线圈的中心几何位置；基于非线性优化模型确定多个线圈的位置，多个线圈的位置用于确定多个线圈的目标分布情况。
在本发明上述实施例中，提出了一种三阶段混合优化算法，即首先确定线圈可行域，在线圈可行域内通过线性规划算法求得线圈的初始分布，再对得到的各个非矩形化线圈进行矩形化优化，获得每个线圈的层数、匝数信息，之后再通过非线性优化算法对得到的矩形化线圈进行位置优化，得到满足约束条件的线圈拓扑。通过三阶段均匀度以及谐波优化算法的约束条件可以获得包含多个均匀区的均匀度要求，且包含对主要高阶谐波分量的约束，因此比单纯约束均匀区均匀度可以更加高效。
实施例2
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种超导磁体的生成装置，该装置可以执行上述实施例中的超导磁体的生成方法，具体实现方式和优选应用场景与上述实施例相同，在此不做赘述。
图7是根据本发明实施例的一种超导磁体的生成装置示意图，如图7所示，该装置包括：
获取模块702，用于获取超导线材的属性信息，属性信息至少包括，超导线材的初步运行电流，及超导线材所构成的多个线圈的分布区域。
确定模块704，用于基于属性信息确定超导线材所构成的多个线圈的初始分布情况。
第一优化模块706，用于对多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，得到多个线圈的优化分布情况。
第二优化模块708，用于对多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，得到多个线圈的目标分布情况。
生成模块710，用于基于多个线圈的目标分布情况，利用超导线材生成超导磁体。
可选的，确定模块704，包括：第一构造单元，用于基于多个线圈的分布区域及属性信息构造线性规划模型；第一确定单元，用于利用线性规划模型确定多个线圈的初始分布情况。
可选的，第一构造单元，包括：第一确定子单元，用于在多个分布区域内确定初步运行电流所产生的磁感应强度；第二确定子单元，用于在多个分布区域内确定初步运行电流所产生的谐波大小；构造子单元，用于基于磁感应强度，谐波大小及属性信息构造线性规划模型。
可选的，构造子单元，还用于：基于超导线材的初步运行电流确定多个分布区域的电流值；基于超导线材的尺寸确定第一目标函数，第一目标函数用于表示超导线材的长短状况；基于超导线材的规格参数、初步运行电流所产生的磁场的磁感应强度以及初步运行电流所产生的谐波大小确定第一约束条件，第一约束条件用于表示初步运行电流所产生的磁场的均匀度；基于多个分布区域的电流值，第一目标函数，第一约束条件构造线性规划模型。
可选的，该装置还包括：求解模块，用于求解线性规划模型，得到多个线圈的初始分布情况。
可选的，第一优化模块706，包括：第二确定单元，用于基于第二目标函数、第二约束条件以及谐波偏差确定线圈矩形化模型，第二目标函数用于表示多个线圈的体积状况，第二约束条件用于表示线性规划模型中初步运行电流所产生的磁场与矩形化优化后初步运行电流所产生的磁场的偏差；第三确定单元，用于基于线圈矩形化模型确定多个线圈的状态值，得到至少一个矩形化的解，多个线圈的状态值至少包括多个线圈的层数。
可选的，第二优化模块708，包括：第二构造单元，用于基于第二目标函数、第一约束条件以及优化变量构造非线性优化模型，优化变量用于表示多个线圈的中心几何位置；第四确定单元，用于基于非线性优化模型确定多个线圈的位置，多个线圈的位置用于确定多个线圈的目标分布情况。
实施例3
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项超导磁体的生成方法。
实施例4
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器执行上述任意一项超导磁体的生成方法。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-On ly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超导磁体的生成方法，其特征在于，包括：
获取超导线材的属性信息，所述属性信息至少包括，所述超导线材的初步运行电流，及所述超导线材所构成的多个线圈的分布区域；
基于所述属性信息确定所述超导线材所构成的多个线圈的初始分布情况；
对所述多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，得到所述多个线圈的优化分布情况；
对所述多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，得到所述多个线圈的目标分布情况；
基于所述多个线圈的目标分布情况，利用所述超导线材生成所述超导磁体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述属性信息确定所述超导线材的线圈的初始分布情况，包括：
基于所述多个线圈的分布区域及所述属性信息构造线性规划模型；
利用所述线性规划模型确定所述多个线圈的初始分布情况。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述多个分布区域及所述属性信息构造线性规划模型，包括：
在所述多个分布区域内确定所述初步运行电流所产生的磁感应强度；
在所述多个分布区域内确定所述初步运行电流所产生的谐波大小；
基于所述磁感应强度，所述谐波大小及所述属性信息构造所述线性规划模型。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述属性信息还包括：所述超导线材的尺寸和规格参数，基于所述磁感应强度，所述谐波大小及所述属性信息构造所述线性规划模型，包括：
基于所述超导线材的初步运行电流确定多个分布区域的电流值；
基于所述超导线材的尺寸确定第一目标函数，所述第一目标函数用于表示所述超导线材的长短状况；
基于所述超导线材的规格参数、初步运行电流所产生的磁场的磁感应强度以及初步运行电流所产生的谐波大小确定第一约束条件，所述第一约束条件用于表示所述初步运行电流所产生的磁场的均匀度；
基于所述多个分布区域的电流值，所述第一目标函数，所述第一约束条件构造所述线性规划模型。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
求解所述线性规划模型，得到所述多个线圈的初始分布情况。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，得到所述多个线圈的优化分布情况，包括：
基于第二目标函数、第二约束条件以及谐波偏差确定所述线圈矩形化模型，所述第二目标函数用于表示所述多个线圈的体积状况，所述第二约束条件用于表示所述线性规划模型中所述初步运行电流所产生的磁场与矩形化优化后所述初步运行电流所产生的磁场的偏差；
基于线圈矩形化模型确定所述多个线圈的状态值，得到所述至少一个矩形化的解，所述多个线圈的状态值至少包括所述多个线圈的层数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，得到所述多个线圈的目标分布情况，包括：
基于第二目标函数、第一约束条件以及优化变量构造所述非线性优化模型，所述优化变量用于表示所述多个线圈的中心几何位置；
基于所述非线性优化模型确定所述多个线圈的位置，所述多个线圈的位置用于确定所述多个线圈的目标分布情况。
8.一种超导磁体的生成装置，包括：
获取模块，用于获取超导线材的属性信息，所述属性信息至少包括，所述超导线材的初步运行电流，及所述超导线材所构成的多个线圈的分布区域；
确定模块，用于基于所述属性信息确定所述超导线材所构成的多个线圈的初始分布情况；
第一优化模块，用于对所述多个线圈的初始分布情况进行矩形化优化，得到所述多个线圈的优化分布情况；
第二优化模块，用于对所述多个线圈的优化分布情况进行非线性优化，得到所述多个线圈的目标分布情况；
生成模块，用于基于所述多个线圈的目标分布情况，利用所述超导线材生成所述超导磁体。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述超导磁体的生成方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器执行权利要求1至7中任意一项所述超导磁体的生成方法。
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