随着科技的进步与人类社会的发展，人们对于磁场测量精度的要求越来越高。质子旋进磁力仪就是这样一种能够精确测量地磁场的仪器。如今质子旋进磁力仪被广泛用于地磁测量、局部金属导体测量等各个方面。质子旋进磁力仪的基本原理是：当探头中富含氢质子的溶液被外加强磁场极化后，溶液中的氢质子会在沿极化场方向形成一个合磁矩。当极化场突然消失后，合磁矩将围绕着地磁场做旋进运动，而合磁矩旋进频率直接与地磁场的强度成正比。利用线圈接收到合磁矩的运动，计算出信号频率就可以获得地磁场的大小。这种测量方法每测量一个点需要数秒到数十秒的时间，是一种间歇测量磁场方法，并且这种方法只测量磁场的标量值，需要在探头上加上亥姆霍兹线圈才能进行矢量测量。质子旋进磁力仪由于结构简单，测量精度高，体积小巧，可维护性高，价格适中，所以受到广泛的欢迎。本文研究质子旋进磁力仪主要是从利用电子元件实现质子旋进磁力仪基本功能出发，研究质子旋进磁力仪在极化、关断、信号放大、信号调理等方面的基本实现方法。本文主要研究内容如下：本文首先对质子旋进的基本原理进行了较为详细的论述，对质子的极化过程进行讨论，从经典理论与量子力学理论两个方面论述了合磁矩形成的概念，对去极化后，合磁矩围绕地磁场旋转的相关参数做了定量描述，同时给出了探头的基本结构与质子旋进磁力仪的相关参数，最后用MATLAB模拟合磁矩的衰减过程与采集信号的理想形态。接下来本文讨论了质子旋进极化电路的功能与设计，这里主要讨论了开关打开、关闭瞬间，线圈中电流的变化。在打开极化电路时，线圈中电流按照指数上升到最大值；在开关断开后，由于场效应管的反向饱和电压箝位作用，线圈两端电压先保存恒定，后近似按照指数衰减，线圈中电流则先以线性方式下降，后在匹配电阻作用下近似按照指数衰减。切换电路主要将线圈在极化电路与前置放大电路之间进行物理切换，利用继电器完成线圈与电路之间完全隔离，保证了各部分电路能够正常工作。接收电路分为线圈匹配，前置放大，信号调理几个部分。利用匹配电容将线圈匹配在谐振频率点处，此时线圈等效为一个电阻，线圈输出信号为输入信号的Q倍，信号内阻即为线圈电路等效电阻，在此模型下计算匹配电阻对线圈最终输出的影响。信号调理部分包括滤波放大以及信号调整，利用四运放搭建宽带滤波放大器，利用开关电容滤波器MAX260实现窄带滤波，提高信噪比。最后用两级运放实现信号低通滤波与信号范围转换，为AD采样做准备。最后一部分在实测条件下研究质子旋进信号的形态，利用不同溶液获得质子旋进信号，研究不同溶液里质子衰减的特性，获得较好的效果。