深井观测是与地面(海面)观测、空中遥测遥感以及海底观测同等重要的科学观测方式,是解决深部资源勘探、地质灾害预防等问题的重要手段。深井观测不仅可以避免地表各种电磁干扰,还可以测量地球电场的垂直分量,更有利于观测深部弱信号,提高信噪比。深井长周期电场测量,对监测地球深部电性变化具有重要意义。但深井中的高温、高压、酸性腐蚀及水汽等恶劣环境,导致常规仪器设备无法正常工作。为此,结合深井测量的现实需求和难点问题,研究设计了基于新型电极的深井电场测量装置。包括深井电极和信号采集系统两部分的研究设计。主要完成了以下内容:(1)查阅整理了国内外深井测量和自然电场法测量的相关研究和技术发展现状;(2)研究分析了深井高温高压及酸性腐蚀环境对极化电位的影响情况,并通过实验得出常规电极不适合深井测量;(3)通过大量研究挑选出了适合深井环境的电极制作材料,按照两套方案同步进行研究制作了适于深井电场测量的固体不极化电极,并设计了电极安装深井的方法和装置;(4)根据深井环境特点和电场测量要求,设计了信号采集系统的整体方案,按照耐温等级和指标需求对电路核心器件进行了选型,按照耐高温、高灵敏、低噪声、低功耗等基本要求对信号采集系统相关电路进行了设计;(5)对电极基本指标进行了高温和腐蚀环境连续测试,因高温器件采购困难,无法搭建实际电路,因此对信号采集系统仅进行了仿真实验。通过实验测试得出该款电极达到了预期基本指标,性能稳定、耐腐蚀、耐高温,同时仿真实验验证了测量系统的降噪水平。