作为高精度测量地磁场的仪器,质子磁力仪具有易携带、操作简单、可靠性强、价格适中等优点,在地质制图、地震监测、考古研究、安全检测等领域都有广泛应用。质子磁力仪依据拉莫尔旋进原理制成,对氢质子极化使其作拉莫尔旋进运动,根据旋进信号频率与地磁场的定量关系算得磁场值。相较于国外仪器,国产质子磁力仪在性能、功能等方面都有较大的差距。针对提高质子磁力仪的测磁性能尤其是灵敏度这一指标,本文从模拟和数字两部分对JPM-2质子磁力仪进行了介绍。模拟部分主要对拉莫尔旋进信号的激励和接收进行了研究。探究了极化电路的工作过程及设计关键点,分析了开关设计的重要性。为扩宽仪器的测磁范围,设计了电容可调的配谐电路。为获得高信噪比的用于频率测量的方波信号,文中对信号调理电路进行了研究,包括前置放大电路、带通滤波放大电路和整形电路。数字部分采用DSP芯片F2812作为主控芯片,实现各模块控制、数据处理等功能。为提高频率测量的精度和稳定性,设计了基于CPLD和温补晶振的频率计,同时采用等精度测频的方法以降低测量误差。文中还对其他辅助功能模块的设计进行了介绍,如按键显示、外扩存储、上位机数据传输、AD采集模块等。作为野外测量的仪器,从易用性和实用性等方面,对系统的人机交互进行了探讨和介绍。最后对质子磁力仪进行了相关测试,包括室内的频率计精度和自动配谐精度的功能测试,及野外的灵敏度测试。根据实际测试数据,JPM-2质子磁力仪初始信号的信噪比为17.3,灵敏度为0.15n T,达到了比较好的测量水平。