随着社会经济和城市建设的发展,人们对工程与环境地质问题的关注,需要对近地表进行高分辨率探测与评价。但是由于发射电流的下降沿的畸变和接收线圈的暂态过程,致使瞬变电磁法在浅层地质勘探中存在0-20m的盲区。仪器方面,国内研究单位大多借用了国外技术,关键技术并未能达到领先水平,因此,开发出适合于我国市场需求的浅层瞬变电磁测量系统极为紧迫。本文立足于国家自然科学基金项目“基于标准场源的浅层瞬变电磁法研究”,分析均匀半空间中瞬变电磁场的传播规律,研究矿体内的感应电流及相对应的二次感应场随时间的变化率与矿体的电导率、尺寸之间的关系。对比分析不同TEM发射波形的频域表达式和频谱及发射波形参数对瞬变电磁响应的影响。以WTEM-1型发射机的发射电流波形为例,分析瞬变电磁一次感应场与二次感应场的关系。分析接收线圈的暂态过程产生原因,建立相应的等效模型及微分方程和积分方程,提出“变参数线圈接收法”的基本思想,推导相应的参数估计方程,提出了瞬变信号的逼近拟合算法,在matlab中完成仿真分析,并分析“变参数线圈接收法”存在的问题及解决办法。基于VHS-ADC高速数字信号处理平台,构建瞬变电磁接收原型系统。提高信号的采样率,解决高速数据实时存储的问题,适应浅层高分辨率探测的需求。设计瞬变电磁接收原型系统结构,完成VHS-ADC系统建模、接口设计、仿真及FPGA代码生成,开展与发射机的联合调试。分析接收系统与发射机的接口关系,制定同步控制方案,完成硬件电路设计。分析接收线圈材料对其性能的影响,设计瞬变信号接收线圈。为测试瞬变电磁原型机系统,进行了室外测量。从区域背景噪声与埋入金属物件时的瞬变电磁响应的对比分析看出,瞬变电磁接收原型系统的工作已经基本正常,具备了瞬变电磁测量的基本功能,该系统的高采样率为高分辨率的浅层反演提供了基础数据。