利用海洋电磁法勘探开发海底油气、天然气水合物以及固体矿产等资源,对缓解我国陆地资源日渐枯竭的压力具有深远的战略意义。海洋电场弱信号检测技术,可以提高海洋电磁法的深海探测能力。目前,国外只有少数国家掌握该技术,并对我国实施技术封锁。因此,海洋电场低噪声检测技术成为我国海洋电磁探测的关键技术之一。性能优良的海洋电场传感器系统是进行海洋电场检测的硬件基础和前提。随着越来越多的海洋电磁调查由浅海转向深海,研发低噪声的海洋电场传感器系统,对提高我国海洋电磁勘探深海电场信号的检测精度具有重要的意义。针对海洋电场弱信号检测技术,分析了海洋环境下电场信号的特征,提出了海洋电场低噪声检测的技术要求。利用海水-大地层状介质模型,模拟了天然电磁场在不同海水深度、不同海底介质情况下的衰减响应,进而计算出海底电场的近似幅值。通过建立含高阻层的层状介质模型,对不同发射频率的海洋可控源电场响应进行了正演模拟。研制了新型低噪声海洋电场传感器系统,包括新型电场传感器和高灵敏度斩波放大器。新型电场传感器采用电解法制备工艺,关键步骤在于利用电解原理,在Ag表面生成一层致密、均匀的AgCl,得到电场传感器的主体材料Ag|AgCl物质。通过对电解工艺关键参数的研究,提高了电场传感器的稳定性,降低了电场传感器的本底噪声。建立等效噪声电路模型,分析了斩波放大电路的噪声匹配特性,研制了高灵敏度斩波放大器。利用变压器阻抗变换实现了斩波放大器和电场传感器的噪声匹配,获得最佳噪声性能。嵌套式斩波技术抑制了斩波调制过程中产生的残余失调。交流放大电路的低噪声设计进一步降低了前置放大器的本底噪声,从而改善了新型海洋电场传感器系统的整体噪声性能。室内测试结果表明,新型低噪声海洋电场传感器和高灵敏度斩波放大器的主要指标均满足设计要求,本底噪声指标达到国内领先水平。海洋试验验证了新型海洋电场传感器系统的整体性能。该系统降低了我国海洋电场采集系统的噪声,提高了仪器的整体技术性能,为我国南海天然气水合物的可控源电磁勘探提供了高技术支撑。