作为一种无损检测手段,磁共振波谱和成像技术在分析化学、分子物理以及医学影像等领域发挥着极为重要的作用。其中,磁共振脉冲序列能够实现自旋体系的有效操控,产生预期的探测信号。因此,脉冲序列研究和设计一直是核磁共振技术的关键。论文一方面针对多层成像序列进行了多带宽射频脉冲优化设计,另一方面设计了针对超低场磁共振的脉冲序列控制系统。论文首先对磁共振脉冲设计中的最优控制理论以及几种数值优化算法进行了分析和研究。在此基础上,通过选定单自旋体系,针对带宽脉冲进行了研究和设计。然后利用带宽脉冲的设计思路,通过对算法进行扩展,提出了一种可用于同时多层MRI的多带宽射频脉冲设计算法,并通过理论计算和仿真成像验证算法性能。结果表明,使用该算法获得的优化脉冲,可成功实现任意层厚、层间距、层数的同时高效选择性激发。另外,论文设计了基于超导量子干涉仪的超低场磁共振脉冲序列控制系统。系统设计分为线圈模块设计、时序控制与信号采集模块设计以及软件控制模块设计。首先,本文详细阐述了系统总体架构和各子模块的设计思路。其次,根据设计思想完成了硬件系统和LabVIEW软件系统的搭建,并对系统各模块性能以及整体性能进行了测试。最后,使用搭建完成的脉冲序列控制系统,成功进行了超低场核磁共振实验。