瞬变电磁法（TEM）广泛应用于超前地质探测、市政工程和矿产勘探中。瞬变电磁法通过不接地发射线圈向地质体发送脉冲磁场,观测接收地质体中电磁感应产生的涡流二次场,进行地质体的探测和预报。由于收发线圈间的自感和互感产生一次场信号干扰二磁场信号,在浅层探测上存在一定的盲区。为了解决瞬变电磁仪浅层探测问题,国内外学者提出等值反磁通的瞬变电磁法,通过建模和测试表明,该方法能有效消除一次磁场信号,应用前景广泛。等值反磁通瞬变电磁法采用发射电流通过两个绕组方向相反的发射线圈,在它们之间的零磁通面布置线圈接收二次场信号。在两个完全一致的发射线圈之间,通过机械调节使接收线圈处在确定零磁通面的位置上。这种调节方式要求:（1）两个发射参数一致;（2）机械调整接收线圈到零磁通面不易操作,容易变动。为解决以上两个问题,设计自平衡的等值反磁通瞬变电磁仪器,通过改变两个发射线圈独立驱动不同电流,使接收线圈始终处在零磁通面上,免去机械调零模式。本文在三个方面开展研发工作:（1）运用等值反磁通的原理设计瞬变电磁仪;（2）使用单片机设定指定电流信号,独立驱动上下发射线圈,根据接收信号的一次场归一化功值变化调整其中一个线圈电流大小,直至功值W为最小值,达到准确确定零磁通面的目的;（3）采用多通道发射及采集线圈装置提高探测效率。本文首先使用ANASYS Maxwell软件进行建模,验证等值反磁通瞬变电磁法中间确实存在零磁通面,其次验证改变电流大小确实能使接收线圈处于零磁通面的位置。然后分别对仪器的硬件系统和软件系统进行详细介绍,最后通过性能测试及云南矿山实地探测实验验证仪器的有效性。仪器工作流程为利用上位机控制软件操作仪器,通过发射线圈向探测区域发射电磁涡流信号,利用接收线圈接收探测地质体感应产生的二次磁场,接收信号经过微处理器处理后直接上传到平板电脑进行分析,现场得到地质超前报告结果和二维可视化成果图,用于分析煤矿开采区域的地质构造,提高了探测施工效率。硬件结构设计分别从接收线圈预处理电路、发射模块、接收模块、电源模块和WIFI模块通信电路等方面展开介绍。仪器以STM32F429微处理器作为主控芯片,并设计了两套线圈装置,采用四发两收的模式。首先在接收线圈端设计信号预放大电路,仪器通过发送信号控制和驱动隔离器件SI8233,利用弱电控制强电方式,通过H桥恒流电路向发射线圈中发射双极性脉冲电流信号,产生的一次磁场迅速由上下发射线圈抵消,向下传导的涡流使地质体感应而产生的二次场信号,由接收线圈捕获到,经过信号调理,由ADS1278采样芯片转化为数字信号,传输到微处理器进行数据处理。最后主控芯片与上位机控制软件采用基于TCP/IP协议的Socket无线通信,以实现无线数据采集。在硬件设计的基础上,开发了配套的嵌入式信号采集软件。并搭载RT-Thread实时操作系统,利用任务调度实现接收命令、发射电流、信号采集、数据传输及调节零磁通面等功能。上位机软件基于Qt平台开发,包含工程文件设置、发射参数设置、波形显示、文件管理等功能模块。采集完成后将数据发送到上位机软件。上位机软件根据收到的数据绘制单次波形与多测道波形,并保存为工程数据文件。对仪器发射电流、发射频率、接收电压及软件功能进行系列测试,本仪器发射电流测量精度达到0.005m A,电流脉冲宽度为10、20、40ms等可调,关断时间为0.5～300ms等性能指标,仪器各项重要指标都达到了所提出的设计要求。并选取云南某矿山为测试对象,在矿井下进行探测实验。实验结果以二维可视化成果图呈现,根据图中视电阻率的变化分析出低阻异常区和高阻异常区的分布位置,与实际地质钻探情况基本相符,综合所有实验结果验证该仪器的有效性和准确性。