商用磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）设备是在上世纪八十年代被推出,因其软组织对比度高、可任意方向断层成像、无电离辐射等优点广泛用于临床诊断和生命科学研究中。MRI系统包括主计算机、谱仪、放大器、主磁体、线圈等主要部分,其中谱仪是MRI系统核心部件,负责序列运行、信号产生和接收等工作,其性能好坏影响着MRI设备成像质量。本文在课题组原有的研究基础上,对MRI谱仪系统关键技术进行深入研究,基于美国National Instruments（NI）公司硬件架构PXI Express（PXIe）系统（包括PXIe机箱、PXIe控制器、三个NI Flex RIO模块和同步与定时模块）,及相配套的软件编程环境Lab VIEW编程语言优化和改进课题组此前谱仪系统,并进行新的结构设计。新谱仪系统在架构上支持1.5T/3.0T MRI系统、发射和接收通道扩展和图形化编辑的序列解析,并可扩展到7T以上超高场中,具有研发周期短、系统升级便利、性能优良等特点。本文对该谱仪分别进行单独模块测试和在1.5T MRI系统上集成成像测试,获得预期的成像结果,确认该谱仪设计方案的可行性及有效性。本文主要做的工作如下:1)针对此前课题组已有的数字谱仪系统存在的问题提出解决和优化方案。加入序列发生器的设计解决此前谱仪系统扫描启动时间长、序列种类及长度受限等问题;优化扫描控制器设计,加入序列解析、封装协议和传输协议等设计,提高系统运行效率;利用PXIe同步与定时模块性能优势加入模块同步和周期同步功能,提高系统精度同时确保发射与接收相位相干。2)完成射频发射模块、射频接收模块的结构设计和功能实现。射频发射模块主要功能是产生射频发射门控及射频脉冲,并对射频脉冲进行调制,除此之外作为主控模块产生同步触发信号,控制下位机同步运行。射频接收模块产生接收门控,对输入磁共振信号进行模数转换、解调和下采样等处理,目前支持四个通道接收,各个通道采用独立信号处理单元。3)完成梯度产生模块的结构设计和功能实现。梯度产生模块按照时序产生三路逻辑梯度波形,并完成梯度校正、旋转变换、预加重补偿等功能。