频率域电磁法(Frequency-Domain Electromagnetics，FDEM)是通过发射离散频点的一次场与接收相应频点的二次场，实现探测地下电性分布的一种地球物理勘探方法，在浅地表探测方面具有较强的优势。近年来，在金属矿物勘探、地质普查、考古、海水深度探测以及城市地下管道探测等领域得到了广泛应用。对其探测机理以及测量误差校正的研究，从而实现对地下异常体参数的高精度反演，是目前国内外研究的热点和难点。　　本文针对频率域电磁法的探测机理问题，深入研究了宽频带频率域电磁法仪器的工作原理以及探测深度受收发距、高度、发射频率及大地电导率的影响。针对频率域电磁法仪器测量误差校正的问题，深入研究了仪器偏置误差及姿态误差的校正方法。论文的主要工作和创新点包括:　　(1)基于准静态假设，推导得到了九种线圈架构在层状大地模型下的频率域电磁张量响应，即二次场响应。而通过对二次场解析表达式的研究，系统地研究了频率域电磁法的探测机理:　　(a)基于层状大地模型，研究了频率域电磁张量矩阵各元素之间的关系并通过快速汉克尔变换，实现了二次场的高精度正演计算;　　(b)基于三层大地模型，在满足低感应数的条件下，推导得到敷设于地面的水平共面、垂直共面线圈架构下二次场响应与探测深度之间的关系等式，定量地分析了系统探测深度受收发距的影响;　　(c)通过公式推导验证了重叠偶极子模型与收发距为零时的状态相等效，并推导得到垂直共轴、垂直共面以及水平共面三种常用线圈架构下的二次场之间满足的关系等式;　　(d)基于均匀大地模型，采用相对灵敏度的概念，首先分别对垂直共轴、垂直共面以及水平共面三种常用线圈架构的相对灵敏度进行分析，并进一步定性地分析了水平共面线圈架构的探测深度受收发距、发射频率与大地电导率的乘积以及高度的影响;　　(e)研究了宽频带频率域电磁法仪器GEM-2的工作原理，并通过标准异常环探测实验研究了GEM-2的信噪比性能。　　(2)针对收发线圈由于安装误差、晃动以及材料形变等因素影响产生的几何误差，将几何误差分为一次场误差和二次场误差。并通过建立一次场张量矩阵、二次场张量矩阵以及姿态旋转矩阵，采用微分的方式定量地分析了频率域电磁法仪器由于几何形变产生的一次场误差和二次场误差。　　(3)针对地面频率域电磁法仪器偏置误差的校正，提出了一种基于电磁梯度的仪器偏置误差校正方法。该方法采用两个方向旋转的方式实现对垂直共面线圈架构下二次场对收发距电磁梯度的测量。与传统采用VVCP线圈架构的校正方法进行了比较，结果表明该方法可以实现相类似的校正效果。针对航空频率域电磁法仪器偏置误差的校正，提出了基于姿态变化的仪器偏置误差实时校正方法，并基于H型及K型三层大地模型，验证了这两种校正方法的可行性。　　(4)针对频率域电磁法仪器的姿态误差校正，提出了电磁张量姿态旋转不变量。该不变量对姿态变化引起的方向误差不敏感，而对姿态变化引起的位置误差较为敏感，基于重叠偶极子模型，在无需姿态角测量装置的条件下，实现了对不变量姿态误差的校正，达到了与传统姿态校正算法相类似的校正效果。　　(5)基于直升机周围磁场及磁场噪声分布，搭建出了基于V750无人直升机的航空磁总场全轴梯度系统。设计出全轴梯度地面模拟实验，验证了在近地表探测时全轴梯度探测的有效性，并基于直升机悬停实验实现了对系统噪声的测试。最后通过对磁铁矿区的测区探测验证了系统的可行性。