为提高二维旋转磁特性测量装置的励磁性能，文中首先通过二维电磁场有限元分析对比了4种基于圆形样片的励磁结构，提出了新型两相绕组式新型二维旋转磁特性励磁结构，得出两相绕组励磁结构在相同磁动势下，样片磁通密度均匀性最高；其次，为减小励磁结构空间杂散磁场对样片磁化均匀性的影响，提出纳米晶合金屏蔽层结构，并通过三维有限元分析计算了不同磁化角度下的屏蔽性能，验证了屏蔽结构提升样片磁化均匀性的有效性。最后，为确定文中所提出励磁装置的最终尺寸，提出了耦合支持向量机与自适应粒子群算法的装置尺寸设计参数寻优方法。在最优尺寸下，可实现整个样片的均匀磁化。通过对样片两个正交方向截面的磁通密度进行矢量合成，在一个周期内可实现圆形旋转磁化，验证了文中所提结构的有效性与准确性。