本论文主要研究约瑟夫森结和超导量子干涉器件的物理性质及其应用。同时还回顾了超导的发展历史，介绍了约瑟夫森结和高温超导量子干涉仪的相关性质及相应的电路。　　 笔者首先引入了π结和π环的概念，然后分析无限大一维π环阵列的自由能，研究它在加场冷却时的相变。结果表明，阵列在相变后进入铁磁序还是反铁磁序不仅周期性地依赖于穿过环的外磁通φе，还依赖于环的屏蔽参数β。紧接着，根据Li等人[Chin. Phys.16(2007)，1450]给出的二维π环阵列中各种可能磁化态的自由能密度，解析地分析了它在加场冷却至超导相时的行为。我们的解析解与Li等人的数值计算结果一致。此外笔者还讨论了热噪声对相变的影响。　　 其次，笔者为SQIJD心磁图仪设计了一种新的滤波方案。这个方案的关键点是通过一个时间变换，使每个心动周期的心磁信号频谱向一个基频及其倍频点聚集。该方案能在信号频带中滤出绝大部分噪声成分从而获得高质量的心磁信号。　　 最后，为了实现低频测量，笔者用偏置反转技术来降低器件的l/f噪声，电路采用Koch方案[J.Low Temp. Phys.51(1983)207]。在论文中，笔者说明了这种方案的原理，并对我们实现的偏置反转DC SQUID电路的各个部分做了详细解释。