本论文在谐波分析方法的基础上,通过引入功耗公式,设计一种低电感、高线性度和高效率的梯度线圈与匀场线圈,满足基于Halbach型阵列磁体便携式核磁共振成像需求。论文取得的具体成果如下:（1）高效率低功耗的Halbach型梯度线圈和高阶匀场线圈的研制:基于经典目标场法,改进谐波分析法,引入格林函数,建立磁场与电流密度谐波系数相互对应模型。为了降低梯度线圈发热功率,引入功耗公式,并运用正则化和非线性规划法优化求解电流密度,从而设计出高效率低功耗的Halbach型梯度线圈。利用COMSOL软件对梯度线圈的目标区域磁场分布、热量传递和应力应变等相关属性进行仿真,并结合热成像仪得出正反布线的差异和引入功耗的优势。利用柔性PCB制作出电阻均低于0.5Ω、电感均低于5 u H的三个方向梯度线圈,其梯度场线性度均达到95%以上,线圈效率均达到108)8)-1-1。其次,为了提高空间利用率,采用柔性PCB板正向布线设计匀场线圈,并对每一个匀场线圈进行仿真和高斯计磁场测试,依托3D打印的梯度骨架研制出一套用于Halbach型磁体的高阶有源匀场装置,满足后期有源匀场需求。（2）梯度线圈和匀场线圈核磁共振实验平台的搭建:为了实验测试本文研制的梯度线圈和匀场线圈,搭建了一套高稳定性的Halbach型核磁共振成像平台。其中包括变宽线圈探头设计和前置放大器的研制以及仪器电路的集成。以植物油为样本进行有源匀场,在φ3mm×3mm圆柱目标区域内,磁场均匀性从39.5 ppm提高到1.98 ppm;在φ20mm×20mm圆柱目标区域下,磁场均匀性从358.57 ppm提高到21.1 ppm。（3）梯度线圈和匀场线圈的成像实验研究:通过制作2 mm水膜的标准样本,利用一维成像脉冲获得核磁共振的自旋回波信号,依据信号频率差值计算出X和Y梯度线圈的效率分别为13.158)8)-1-1和13.348)8)-1-1。为了进一步验证公式的适用性,对Z梯度线圈直接以植物油为样本测试并计算其效率为10.508)8)-1-1。测试结果表明,三个方向梯度线圈的梯度效率与高斯计测得结果基本一致。最后,利用研制的梯度线圈进行标准样本的二维成像。成像结果表明,标准样本尺寸与实物基本一致,其水膜也能清晰呈现,因此证明了本文设计的梯度线圈和匀场线圈的可靠性。