摘要：磁法勘探是一種常用的地球物理勘探方法,其中光泵磁力儀是國內外應用于航空和地面磁法測量最多的磁力儀器.為滿足深部礦產資源勘查對高精度磁測設備的需求,本文開展了低噪聲、寬量程的高性能數字氦光泵磁力儀關鍵技術研究,主要包括磁傳感器探頭優化設計和新型數字化環路設計兩方面.首先通過深入分析影響氦光泵磁力儀靈敏度的主要決定因素,對磁傳感器關鍵部件氦燈、氦室進行小型化技術研究,解決高性能氦泵源和原子氣室等關鍵件的制作工藝,提高氦燈效率和氦吸收室的磁共振信號輸出強度,制作出高性能、低噪聲的小型化氦光泵探頭.然后,針對常規模擬跟蹤環路的局限性,通過數字化技術研究,采用FPGA、DSP、DDS、環路跟蹤算法和信號處理軟件等技術構成新型數字環路,彌補現有基于模擬跟蹤環路技術的模擬式氦光泵磁力儀的不足,該數字環路降低了氦光泵磁力儀的電路噪聲,增強了抗電磁干擾能力,并擴展了磁力儀的量程.本文通過小型探頭和數字環路的技術設計,研制出高精度大量程的地面數字氦光泵磁力儀,并用于第三方測試.通過第三方測試證明:實測儀器的靜態噪聲小于4pT,磁場測量范圍為20000~100000nT,梯度容限大于10000nT/m.