金刚石中的氮空位色心（nitrogen-vacancy centers,后文简称NV色心）是一种高灵敏度和高空间分辨率的量子传感器,可用于测量磁场、电场、温度等物理量。此外,NV色心也是一种优良的量子比特系统,可在常温下实现自旋态的初始化、操控和读出。本文以NV色心对磁场的响应机制为基础,设计了一种基于光探测磁共振（optically detected magnetic resonance,后文简称ODMR）光谱的高信噪比磁强计及荧光光谱采集转换装置,并在后续量子调控提升NV色心磁力计灵敏度以及其余角度进行磁力计集成与灵敏度提升进行了实验设计与证明,具体工作内容如下:第一、介绍了金刚石类型以及NV色心原子结构,同时基于NV色心的能级跃迁的原理,引出了基于金刚石NV色心ODMR磁力计的传感理论。并从进一步提高信噪比以及系统使用便捷性出发,设计了高信噪比的ODMR光谱以及荧光光谱转换集成系统,且最后信噪比提升了252.3倍,磁测量灵敏度达到了0.51 n T/Hz1/2。第二、针对量子调控以及磁通聚集两种方式提高NV色心磁力计磁测量灵敏度进行了实验设计与研究。通过在集成系统的基础上新增Pulse Blaster板卡以及声光调制器等元件实现了系统微波、激光以及采集器的脉冲时序控制从而提高系统磁测量灵敏度;还设计新型磁通聚集器提高磁力计空间磁场敏感度来进一步提高磁测量灵敏度。第三、为进一步提高金刚石NV色心磁力计灵敏度以及集成度提供了新的方向。首先是利用永磁铁以及亥姆霍兹线圈共同作用搭建了一个可以自行控制并产生匀强磁场的系统,解决了基态能级反交叉区域Bz=102.4 m T磁场难以稳定产生的制约,并通过采集到的数据证明了实验的可行性。还通过现场可编程门阵列（FPGA）以及锁相放大器搭建了捷变频实验系统,为进一步提高磁力计灵敏度开辟新的研究方向。