磁共振成像(MRI, Magnetic Resonance Imaging)相比于其他医疗设备,比如CT、XR等,具有无电磁辐射、任意切面成像、分辨率高等优点,MRI在现代医学影像诊断中具有非常重要的作用。近几十年来,开放式永磁型MRI取得了巨大的提高和发展。开放式空间设计的MRI既能够有效消除病人检查时的幽闭感和不适,又能够为医生进行介入治疗提供空间和方便。同时,永磁型的低场环境不存在生物体安全性问题,而且永磁型MRI维护费用较低,操作简单。谱仪(Spectrometer)是MRI设备的核心部件,控制着MRI系统的时序以及信号处理和生成,其性能直接影响着成像的质量。目前国外只有少数几家大公司能够提供谱仪产品,国内都是进口谱仪系统。因此,进行谱仪的自主研究和设计对我国磁共振事业发展具有重要的意义。本文完成了开放式永磁型MRI谱仪系统的总体方案和关键模块的硬件设计,并通过仿真实验等验证了其可行性,主要工作内容如下：1、完成总体方案的设计。根据谱仪的功能要求,对谱仪进行需求分析,并完成了谱仪硬件系统的总体设计方案,包括谱仪的详细工作流程设计和功能模块的划分等,同时,研究了谱仪系统几个关键模块的技术问题,对各模块提出了具体的设计方案。2、梯度波形发生器的设计。在MRI谱仪系统中,梯度波形发生器用于产生线性梯度的磁场,分3路来完成对检测物体进行空间坐标编码的作用。梯度波形发生器的重要指标包括梯度切换率和精度,具有快速的梯度切换速率和精准的输出精度,对于成像质量有着重要的效果。本文使用PCM1704这款具有高精确度、高信噪比的音频数模转换芯片来实现对梯度信号的输出,其可以在200ns的时间内实现±1.2mA的满量程快速切换,同时其还有24bit的DAC转换精度并对噪声很好的抑制效果。我们还对涡流补偿进行了详细的讨论和分析,而且给出了算法的仿真实验。3、脉冲序列控制器的设计。脉冲序列控制器的设计是谱仪系统中必不可少的重要部分,其一般都要求触发信号具有很高的精准度和很好的信号同步,脉冲序列控制器根据序列要求产生精准的脉冲序列触发信号。基于以上特点,采用高性能FPGA来完成对触发信号的实现就显得尤为重要,我们采用Cyclone Ⅲ系列的EP3C40F484C6来实现该功能。脉冲序列控制器还有一个问题是内存资源的优化,因为事件延时表格占用较大的存储空间,所以本文采用设置行程编码循环机制的方式对事件延时表格进行了优化,可以使内存节省几百倍的存储空间,减小空间资源的浪费。4、射频发射器和接收器的设计。射频发射器和射频接收器也是谱仪系统设计的重要部分,射频信号的频率、相位和幅度等参数的改变直接会决定成像的质量的好坏。磁共振信号的采样接收检波滤波等都是非常关键的技术。我们采用AD9957和AD6655实现射频信号的发射以及共振信号的接收,其良好的性能使发射的可控性和接收采样的同步性得到有效的提高。5、实验结果的讨论。本文最后分别给出了设计过程中的几个关键模块的实验结果,证明整套方案的设计是科学合理的,涡流补偿的仿真也验证了其设计的可行性,为日后谱仪样机的生产打下了坚实的基础。