磁场测量技术是研究磁现象和有关物理现象的重要手段。磁场测量有很多度量标准,通常考察磁场的强度。实际测量中,根据磁场强度大小、磁场性质和精度要求的不同,选择不同的测量方法。光泵磁力仪是以原子在外磁场下的赛曼效应为基础,利用光磁共振原理制成的高精度弱磁检测仪器,在包括军事领域、地理勘探、空间磁测、生物医学等领域都有广泛的应用。光泵磁力仪所用的工作物质有氦(He)、铷(Rb)、铯(Cs)、钾(K)和汞(Hg)等。目前,国内研制的氦光泵磁力仪的性能尚可,但与国外相比还存在一定差距,而铯光泵磁力仪的研究明显落后于国外。因此,现阶段对于提高我国的铯光泵磁力仪微弱信号检测技术的研究水平有着现实的意义和迫切的需求。本文研究了铯光泵磁力仪系统所依赖的物理学理论原理;完成了光学系统的实际搭建;设计和实现了自激式铯光泵磁力仪检测电路,包括反馈回路和测频模块,使系统能正常工作。论文的主要工作如下:(1)论述了光泵磁力仪磁共振检测方法;研究了自激式光泵磁力仪的物理学原理,包括拉莫尔进动、赛曼效应、光泵作用以及磁共振作用,重点分析了磁共振的原理和作用;对原子磁矩和光学信号进行了详细的分析,并推导了表达式。(2)论述了自激式铯光泵磁力仪的光学系统的组成结构和各部分结构的功能,分析了磁共振光学检测的工作机理;对光学系统各个部件进行了研究和设计,并完成了光学系统的实际搭建。(3)分析了自激式铯光泵磁力仪自激振荡原理和过程,设计了自激振荡回路的电路方案和各级的参数,对实际电路进行了调试,保证整体系统的正常工作。(4)研究了磁共振频率测量的方法,提出了一种改进的全同步测频方法,将最大误差减小到了原来的一半。基于FPGA实现了实际的测频功能并进行了调试。