瞬变电磁法是一种地球物理探测方法,目前已经在矿藏勘探、钻井、航空和海洋等领域得到了广泛的应用。随着社会经济和城市建设的发展,人们对工程与地质环境等问题的关注逐渐提高,因此需要对近地表进行高分辨率的探测与评价;但是由于瞬变电磁探测系统自身的原因,如接收系统采样率低以及接收线圈的暂态过程等影响,致使瞬变电磁法在浅层地质勘查中存在探测盲区。本文立足于国家自然科学基金项目“瞬变电磁法‘前沿’问题与拖拽式系统关键技术研究”,分析了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以及相对应的二次磁场的变化规律。在此基础上,本文进行了以下研究:①基于电路理论知识,建立了接收线圈的理论模型以及传递函数,并分析接收线圈暂态过程产生原因,在此基础上,提出“变阻尼接收线圈参数动态测试法”测量线圈参数;根据在激励源相同情况下,改变阻尼电阻将产生不同畸变信号的思想,推导相应的接收线圈参数估计的计算方法,在MATLAB中完成仿真并进行实验测试,分析“变阻尼接收线圈参数动态测试法”存在的问题及解决的办法;②基于VHS-ADC高速数字信号处理平台与WTEM-1D型大功率发射机,构建瞬变电磁接收机原型系统。首先,为适应采集信号高分辨率的要求,提出“双ADC线性拟合的模数转换技术”,提高系统内置ADC的分辨率;其次,研究瞬变电磁信号的特征,提出以“分段分频采样”的方法进行采样,对早期信号进行高速采样,对中、晚期信号进行低速采样,以解决高速数据实时存储的问题;最后,设计瞬变电磁接收机原型系统结构,完成VHS-ADC系统建模、接口设计、仿真以及生成FPGA代码等工作,并开展与发射机的联机调试;③为测试接收机原型系统,对学校某防空洞进行实地探测;为比较接收机原型系统的性能,另采用GDP32多功能接收机进行了相同的探测试验。本文所设计瞬变电磁接收机原型系统工作正常,具备了瞬变电磁探测的基本功能,而对早期信号的高密度采样,为高分辨率的浅层反演提供了基础数据。通过实验结果分析,原型系统能够精确的探测防空洞,达到了浅层探测的目的。