电磁法探测是地球探测的一种重要地球物理手段,但分辨能力和抗干扰能力较弱。吉林大学在频率域可控源电磁法的基础上,借鉴重磁梯度测量,研究了电磁梯度探测方法,并进一步发展了全梯度电磁测量系统。本文研究了全梯度电磁探测方法的基础理论,分析了电磁场横向梯度、准纵向梯度的计算原理及正演结果,研制了全梯度电磁一体采集站,并编写了全梯度数据预处理程序。主要工作内容包括:1)研究了全梯度电磁探测方法,分析了横向梯度及准纵向梯度的测量原理,并利用Comsol有限元仿真软件对其进行了正演仿真,证明了该方法在背景干扰抑制能力和电性边界分辨能力方面有明显优势,并为全梯度磁电一体采集系统的设计提供了理论依据。2)研究了适用于全体度电磁测量的采集方法,设计了适用于全梯度信号采集的硬件电路。针对电磁场横向梯度及准纵向梯度信号的幅值和频带,设计了合适的低噪声模拟放大电路,包括低噪声前置放大电路、滤波电路、低噪声电源电路、A/D转换电路及其匹配电路等。为了提升通道一致性,设计了高效率的方波标定电路,可进行测量通道及磁传感器的幅值相位标定。3)利用MFC设计了使用方便的上位机控制软件。基于横向梯度场和准纵向梯度数据进行视电阻率计算的方法,利用matlab设计了数据预处理软件,可对数据进行计算、成像、显示。4)对本文研制的全梯度电磁采集站进行了技术指标测试,并在江苏省南通市、吉林省长春市以及辽源市进行了野外对比测试及应用。通过与加拿大绝对场电磁探测系统V8和吉林大学地空频率域电磁探测系统进行对比实验,证明了全梯度电磁一体采集站及方法的有效性和应用前景。