时间域电磁方法具有穿透能力强、探测深度大、对低阻体敏感等优点，已在陆地、海洋、航空和井下获得了广泛应用，涉及矿产资源勘查、构造探测、水域与工程地质勘查、灾害调查、环境监测和考古等众多领域。时间域磁场传感器是时间域电磁勘探系统中用于测量磁场变化的装置，是时间域电磁法仪器的核心技术，是决定系统探测性能的关键部件。　　在国家重大科研装备研制项目“深部资源探测核心装备研发”子项目“航空瞬变电磁勘探仪”和国家自然科学基金面上项目“感应式磁场传感器噪声机理及设计优化算法研究”支持下，本文开展了时间域感应式磁场传感器技术研究，围绕时间域感应磁场传感器设计与制作的关键问题，研究并建立了磁场传感器模型，提出了传感器传感器绕线圈数、绕组结构和低噪声检测电路联合优化方法，研究了传感器参数对时间域电磁响应的影响，提出了匹配发射机和接收机性能的传感器参数设计指标，分别研制出高性能空心线圈磁场传感器和有磁芯线圈磁场传感器样机。　　论文主要工作和创新点如下:　　1)整合提出了时间域磁场传感器关键性能参数:有效面积、谐振频率、阻尼系数和等效磁场噪声水平。研究了均匀半空间且无干扰情况下，磁场传感器性能参数对时间域电磁响应的影响;研究了发射机非理想关断、外界磁场噪声干扰、接收机采样和叠加处理等因素影响下的采集的衰减曲线，可用于指导时间域磁场传感器性能参数的设计。　　2)建立了时间域磁场传感器理论模型。从磁场传感器设计参数（线圈尺寸和匝数等参数）估算线圈等效电性参数（电阻、电感、电容和面积）;以及联合线圈等效电性参数和放大电路参数（增益、电压噪声和电流噪声）分析磁场传感器内部各类噪声源分布，及其对传感器性能的影响程度，计算出磁场传感器的灵敏度曲线和等效磁场噪声曲线，即传感器性能参数。　　3)研究了时间域磁场传感器并联阻尼电阻及其高频噪声的影响。磁芯结构的感应式磁场传感器的线圈电感值大，并联电阻导致传感器高频噪声增大，限制了有磁芯结构的磁场传感器的应用。提出了利用反馈线圈代替并联阻尼电阻的设计方法，既能保持磁场传感器的线性频率响应，又能降低高频噪声。　　4)基于频率响应线性误差最小化理论，提出了时间域磁场传感器线性误差最小阻尼系数的范围介于0.71-0.86之间，在此范围内，时间域磁场传感器能保持良好的线性频率响应，且不会造成输出信号振荡。　　5)采用BJT（双极性三极管）和JFET（结型场效应管）等分立器件和斩波放大技术，提出了时间域磁场传感器低噪声放大电路设计方法。相比于低噪声集成芯片电路，采用分立器件研制的检测电路的电压噪声和电流噪声大大降低，有效地改进了磁场传感器的噪声性能。　　6)系统地研究了空心线圈和有磁芯线圈磁场传感器模型和设计方法，提出了分别适用于空心线圈和有磁芯线圈磁场传感器的优化方法。分别研制出空心线圈磁场传感器和有磁芯线圈磁场传感器，实验测试结果证实了本文提出的优化方法的正确性。　　7)依据CASTEM瞬变电磁系统发射机和接收机参数性能，分别研制出与之匹配的空心线圈磁场传感器和有磁芯线圈磁场传感器，实验室测试和野外对比测试均表明:磁场传感器性能均达到或超过国外同类产品的先进水平，且重量和体积均低于国外同类产品，更适合野外应用。