随着海洋发展战略地位的提升,水下目标探测越来越重要。舰船电场是水下目标探测重要的特征信号。针对舰船电场计算复杂、水下电场传感器噪声较大的问题,对舰船电场分布特性、等效测量电路、水下电场传感器低噪声化设计进行了较为系统的研究。根据舰船电场的产生机理和防腐蚀系统,基于有限元分析方法建立了舰船电场模拟源模型。从信号源的层面提高了模型精度;建立了空气-海水-海底三层模型,采用有限元方法计算了三层模型的电场分布,避免了解析方法复杂的计算过程。通过分析海水与测量电极在电场作用下的电气特性,建立了水下电场测量的等效电路模型。通过分析等效电路模型发现,前置放大电路的噪声水平已经成为限制传感器性能提高的关键性因素。通过分析双电层电容值波动对碳材料电极的噪声进行了分析。发现:碳材料电极避免了Ag/AgCl电极具有的电化学噪声,具有比Ag/AgCl电极更低的噪声。提出了基于磁测电流原理和碳材料电极的水下电场传感器结构。利用巨磁电阻高灵敏度、低噪声的优点,设计了磁测电流模块来实现前置放大的功能,并进行了验证性实验。根据实验表明:在磁敏感体中气隙的磁场被调制的情况下,磁测电流模块低频段的等效输入噪声为0.5nV/√Hz,噪声水平比常规前置放大电路降低了近一个量级。研究结果表明,磁测电流模块和碳材料电极能有效地提高水下电场传感器噪声水平,有助于推动舰船电场在水下目标探测中的应用。