随着现代高尖端技术的飞速发展，相当多的技术领域几乎都离不开磁场测量。磁场测量在磁场源的探测、国防军事工程、原子频标以及弱磁检测等相关领域都有广泛的应用和发展。磁场测量实质上是磁通密度的测量。当前磁场测量的方法有许多，依据这些方法也相继研制了相应的磁场测量设备。铯光泵磁力仪是一种高分辨率、高灵敏度、数字化和小型化以及和电子设备兼容的高精度传感器。目前我国还处在初级阶段，与世界各国的先进水平和成熟的产品还有很大差距，并且高性能磁力仪是被禁运的，被西方列入出口货物管制清单，因此研制该磁力仪有很重要的意义。课题的研究内容是利用铯原子的跃迁理论、能及结构、弛豫效应、光磁共振和梯度测量理论等一些原子物理相关理论，和相应的激励电路、恒温控制电路、光电检测和光磁共振信号测量装置，从而实现了铯光泵磁力仪的功能，确保了仪器的稳定和高效。论文详细论述了光泵磁力仪系统的原子物理学原理，画出了系统的整体结构框图，同时给出了各个模块详细的电路图和软件设计部分，并对相应的测试数据进行了分析，验证了整个系统的完整性可行性。论文的主要工作如下：（1）介绍了铯光泵磁力仪的基本工作原理，即原子能级跃迁理论、铯原子的能级结构、光抽运效应、弛豫效应和光磁共振等一些物理工作原理，以及铯光谱灯的发光和恒温原理。（2）设计出了恒温控制电路、光电检测电路和光磁共振信号测量电路，确定了硬件系统设计方案和各级电路的参数，分析了前置放大电路、中间级放大电路、输出级放大电路、单片机控制模块、频率计模块、DDS模块和串行数据通信模块。