先进的磁信号探测技术是闪电研究的基础,近年来国内外发展的高精度的磁信号探测技术,极大地促进了对闪电微物理过程和雷电成灾机理的认识,具有巨大的理论价值和经济效益。本文克服磁天线已有的工作带宽窄、探测距离短、时间精度低、信号传输慢等缺陷,针对研制的低增益磁天线进行二维定位、高增益磁天线进行三维定位、超远距离磁天线进行超远距离定位,采用三种磁天线集成创新,提高了硬件的灵敏度、拓宽了磁天线的工作范围、改善了采集系统。基于闪电探测原理对地闪放电过程进行了高时空分辨率的二维定位分析,并在此基础上,结合高精度的GPS时钟、NI高速采集卡,对闪电预击穿过程、回击过程及定位误差进行了详细研究与分析,并对双极型窄脉冲放电事件(Narrow Bipolar Event,NBE)进行了讨论。得到主要研究结果如下:首先从低增益磁天线的原理、磁芯的选择与探测线圈的研制、磁天线信号处理电路的组成和原理、频响曲线等方面,对雷电磁场传感器的原理及设计进行了详细的介绍。本文自主研制的磁天线与国内外同类设备相比,其特色是:(1)为了克服空心线圈低敏感度和小型化的问题,利用铁磁材料使磁感应线圈的小型化问题迎刃而解。(2)磁天线信号处理电路采用差分放大电路和二级放大电路,使得原信号得到稳定的输出。(3)可以记录闪电放电过程的连续波形,时间分辨率为50ns。(4)低增益磁天线的频响曲线低于10kHz的部分,采集到的信号是dB/dt。结合低增益磁天线的标定原理,对磁天线信号处理电路进行标定和校正,并利用8/20μs雷电流冲击平台,对磁天线进行了室外标定实验,结果发现低增益磁天线工作带宽为10kHz～500kHz,并验证了频响曲线的低增益线性部分所测波形为dB/dt。另一方面,介绍了南京地区的组网及联合测试的基本情况,对低增益磁场记录到的一次四站同步波形进行分析,发现不同测站的时间同步性良好。利用2016年8月在江苏南京获得的低增益闪电定位系统及磁场变化观测资料,针对闪电放电过程中的1004次回击波形进行参量统计分析,并对其中的8次回击过程进行了分析和二维定位,将其定位结果与江苏省闪电定位系统对比,可以看出雷击点多分布于南京市N32°～N32.3°之间的带状区域内,除去个别定位误差较大的点外,两系统对于同一次地闪的定位结果相差不大。同时采用TBB资料对此次闪电中的雷暴过程分析,说明了低增益磁天线有能力详细记录闪电过程。最后利用2017年8月29日南京地区获得的超远距离磁天线观测资料分析发现,466例NBE的脉冲宽度平均值为19.6μs,最大值为30μs,标准差为5.92μs。正极性NBE的脉冲平均宽度比负极性NBE的要宽1～2μs左右,且最大宽度也显著地大于负极性NBE的最大宽度。基于单站超远距离磁天线测量系统发展的单站NBE三维定位方法,分析了 NBE高度和距离的计算方法并对两次NBE事件进行反演计算,并与WWLLN数据对比发现,验证了磁场测量系统的时间精度及磁定向精度较高。