陀螺仪作为测量转动的惯性传感器,在惯性导航、地球物理研究以及基础物理研究中有着广泛的应用。原子干涉陀螺仪在众多类型的陀螺仪中拥有较高的潜在灵敏度,是目前新型陀螺仪的发展方向之一。而其中四脉冲原子干涉陀螺仪采用了前后差分测量的方式,有效地提高了测量稳定性,在高精度转动测量领域引起了越来越多的关注。相较于通常的可移动原子干涉仪,大型原子干涉仪有更长的自由演化时间,因此可以有效的提高标度因子与测量的灵敏度。但在大型原子干涉仪中,实验对于装置的要求也会提高,例如随着空间变化的磁场、温度波动引入的倾斜等都会影响测量精度。本工作设计了一套可以实现T=0.4 s的四脉冲原子干涉的真空容器以及对应的磁场系统及支撑结构。并且针对上述的问题,研究了陀螺仪敏感探头的热-力学性质,并针对磁屏蔽结构进行了细致分析。根据大标度因子陀螺仪的目标灵敏度分析得到所需要的标度因子及干涉区尺寸,完成了敏感探头的机械结构设计及仿真,允许实现最大Sagnac面积为147.2cm~2的原子干涉转动测量。采用Ansys仿真分析了该探头在不同外界载荷下的性能,同时通过仿真,对环境的温度变化及温度梯度提出了要求以满足测量需求。设计了双层磁屏蔽装置,并使用Ansys Maxwell对影响磁屏蔽的主要因素进行仿真分析,主要包括:磁屏蔽材料相对磁导率、磁屏蔽整体结构及尺寸、开孔形状及尺寸、磁屏蔽层数及层间距与缝隙大小及连接方式等因素,最终得到了提高四脉冲原子干涉陀螺仪敏感探头的磁屏蔽效能的方法。仿真结果表明,本工作设计的磁屏蔽结构径向磁屏蔽效能优于60 d B,波动小于8 d B,轴向磁屏蔽效能优于40 d B,波动小于4 d B,满足目标灵敏度所需磁屏蔽效能要求。