量子磁力仪是从20世纪中期发展起来的弱磁场检测设备，它利用微观世界中与磁场相关的现象测量磁场，现已广泛的应用于国防工业，地产资源勘探，医学仪器，空间和地面观测等方面。　　 量子磁力仪家族中，质子磁力仪与光泵磁力仪的发展历史较长，技术相对成熟，应用也相对广泛，然而，国内在相关领域上与国外先进技术上存在着一定的差距，特别是在精确度，灵敏度等关键技术指标的差距上尤为明显，究其原因，信号调理电路的设计以及高精度频率测量方面的问题很大程度的影响了国内相关技术的进步，因此，深入研究这两个问题对发展我国自主研发的高性能量子磁力仪是有着重大意义的。　　 本论文在查阅了大量相关领域文献的基础上，简要叙述了国内外量子磁力仪的发展状况，详细介绍了量子磁力仪的主要检测方法。深入讨论了光泵磁力仪的物理原理，以此为基础分析了光泵磁力仪的系统结构，重点设计了铯自激式光泵磁力仪的信号调理电路;此外，以质子磁力仪为例，通过对多周期同步测频法的改进完成了高精度频率测量系统的设计。　　 本论文的重点研究内容是铯自激式光泵磁力仪信号调理电路的设计，论文首先根据系统原理分析了信号调理电路的技术要求和相应的性能指标并给出了电路的实现方案，信号调理电路主要由放大电路和90°移相反馈电路构成，其中放大电路采取由分立元件搭建的前置放大电路，自动增益调节电路，中间级放大电路，输出级放大电路级联组成，90°相移反馈电路由R，L串联组成。论文详细分析了各部分电路的工作原理和设计思路，并给出了相关电路原理图以及仿真测试结果。　　 关于课题的另一项研究内容，即高精度频率测量系统设计方面，首先根据质子磁力仪和光泵磁力仪的信号特征提出了相应的测频性能指标。论文中介绍了多周期同步测频的原理，深入讨论了该方法的误差来源和解决方法，在多周期同步测频法的基础上提出了双边沿计数等精度测频法，此方法可以在保持原有的系统时钟的情况下有效的提高测量精度。论文中借助FPGA实现了双边沿计数等精度测频系统的设计，并给出了系统的硬件电路图和软件程序。　　 最后，对论文中的研究成果做了科学的测试，并对测试结果做了分析。铯自激式光泵磁力仪信号调理电路部分，根据设计要求测试了电路的幅频特性，相频特性，噪声特性和功耗情况等，并将电路与其它磁力仪电路模块配合一同进行了铯光泵磁力仪系统的测试，论证了设计的可行性;双边沿计数等精度测频部分，与传统的多周期同步测频方法进行了对比测试，并对测试结果进行了分析和处理，证明了此方法确实可以提高频率测量的精度。　　 在论文的结尾处，对文中的研究结果做了总结，列举了研究中的不足之处并对今后的研究工作提出了一些建议。