磁粒子成像（Magnetic Particle Imaging, MPI）是一项新型断层成像技术，具有高灵敏度和高分辨率的优点，通过检测磁纳米粒子在外加振荡磁场下的空间分布进行成像。由于纳米粒子磁响应的非线性，接收信号中除基频部分外，还包括高次谐波部分。在分离基频信号之后，再对谐波信号进行重建便可得到纳米粒子的空间分布信息，即MPI信号。本文首先介绍了MPI理论基础，之后通过仿真实验研究磁粒子特性对MPI信号的影响。实验表明，与传统朗之万理论描述的单粒子模型不符，随着粒子浓度的增加，高次谐波信号成非线性增加；磁粒子粒径对MPI信号的影响与粒子浓度对信号的影响类似。因此，单粒子模型和线性重建方法并不适合用于MPI信号的处理，本文引入了一种新方法-二阶修正平均场法，并通过仿真实验对基于单粒子模型、二阶修正平均场法和线性重建法的MPI信号进行对比。最后，根据现有MPI系统模型以及仿真实验数据，本文介绍了一维原型MPI系统的设计，并将实际系统测试信号与仿真信号对比，以验证单粒子模型的局限性和二阶修正平均场理论的正确性，同时对系统的可行性进行检测。