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龙图腾网获悉福州大学申请的专利基于差分进化算法的亥姆霍兹线圈装置磁场均匀优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116244996B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-25发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310261254.8，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权基于差分进化算法的亥姆霍兹线圈装置磁场均匀优化方法是由汤云东;丁宇彬设计研发完成，并于2023-03-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于差分进化算法的亥姆霍兹线圈装置磁场均匀优化方法在说明书摘要公布了：本发明提供了基于差分进化算法的亥姆霍兹线圈装置磁场均匀优化方法，包括以下步骤：步骤S1：构建改进亥姆霍兹线圈装置模型；步骤S2：根据麦克斯韦方程组推导并构建改进亥姆霍兹线圈装置磁场的偏微分方程；步骤S3：采用差分进化算法对改进亥姆霍兹线圈装置进行优化，以确定在不同应用场景下改进装置的线圈间距与新加中心线圈半径的最优值，使改进亥姆霍兹线圈装置的磁场均匀度达到最优。应用本技术方案能够确定改进亥姆霍兹线圈装置的线圈间距与新加中心线圈半径的最优值，使改进装置的磁场均匀度达到最优。

本发明授权基于差分进化算法的亥姆霍兹线圈装置磁场均匀优化方法在权利要求书中公布了：1.基于差分进化算法的亥姆霍兹线圈装置磁场均匀优化方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1：构建改进亥姆霍兹线圈装置模型； 步骤S2：根据麦克斯韦方程组推导并构建改进亥姆霍兹线圈装置磁场的偏微分方程； 步骤S3：采用差分进化算法对改进亥姆霍兹线圈装置进行优化，以确定在不同应用场景下改进装置的线圈间距与新加中心线圈半径的最优值，使改进亥姆霍兹线圈装置的磁场均匀度达到最优； 所述步骤S1具体为： 步骤S11：构建改进亥姆霍兹线圈装置的几何模型； 步骤S12：设置改进亥姆霍兹线圈装置模型的材料参数； 步骤S13：对改进亥姆霍兹线圈装置几何模型进行有限元网格划分； 所述步骤S2中偏微分方程具体为： 其中，为哈密顿算子，ε0为真空介电常数，σ为电导率，μ0为真空磁导率，Je为外部电流引起的电流密度，B为磁感应强度，A为磁矢势，H为磁场强度； 所述步骤S3具体为： 步骤S31：设置改进装置扩大后的线圈间距相较于传统装置的线圈间距的倍数为差分进化算法的变量参数，并设置其值的范围； 步骤S32：设置新加中心线圈的半径相较于传统装置线圈的半径的倍数为差分进化算法的变量参数，并设置其值的范围； 步骤S33：设置差分进化算法的种群大小并随机产生变量参数值； 步骤S34：根据变量参数值，使用有限元方法对S2中的偏微分方程进行计算，求得改进亥姆霍兹线圈装置的磁场分布； 步骤S35：根据磁场分布计算磁场均匀度目标函数表达式，并获得最优目标函数值以及此时相应的改进装置的线圈间距与新加中心线圈半径的最优值； 步骤S36：在未达到迭代次数上限时，对各种群个体进行“变异、交叉、选择”，使更新各种群个体的变量参数值并重复步骤S34和步骤S35，直到获得改进亥姆霍兹线圈装置的最优磁场均匀度并输出结果、获得最优装置模型及其磁场强度分布；所述几何模型为:在传统亥姆霍兹线圈半径不变的基础上扩大其线圈间距并在轴线中心处加入与传统装置线圈同轴线平行且形状相同的单一线圈； 步骤S35中，所述磁场均匀度目标函数表达式具体为： 磁场均匀度目标函数的值越小越优，其中，f1、f2、s为磁场均匀度评估指标，w1、w2、ws为磁场均匀度指标f1、f2、s相应的权重，根据实际应用的需求做不同的设置；V为改进亥姆霍兹线圈装置内部的磁场区域的体积，Veff为改进装置线圈中心磁场强度误差0.3％内的磁场区域的体积，即装置内部磁场满足Hcenter·0.997≤H≤Hcenter·1.003的区域的体积,Hcenter为改进装置线圈中心磁场强度；Hmax为改进亥姆霍兹线圈装置内部的磁场区域的磁场强度最大值，Hmin为最小值，Hmean则为平均值；为差分进化算法变量参数的迭代过程中即时取值，p则为在两个变量的取值处分别以设定的间隔前后取5个值后的共100个变量数据点的集合，该评估指标s是为了评估生产制造线圈造成的误差对磁场均匀度的影响。

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