瞬变电磁法具有异常响应明显、分辨能力强、施工效率高、探测深度大等优点,已被广泛运用于矿体探测、地下空间探测、地质构造测深以及海洋地球探测等领域。水平分量的瞬变电磁信号蕴含了丰富地质信息,同时观测三分量瞬变电磁信号可以更好的解释异常体的走向、倾向、倾角等。瞬变电磁二次场晚期的磁场强度信号较强并且平稳,运用三轴磁通门采集该信号能有效提升探测深度。为此,本文对三分量瞬变电磁接收系统开展了以下研究工作:首先,分析线圈传感器和磁通门传感器的探测原理,进而剖析了两者联合探测的优势。通过对国内外瞬变电磁接收系统的调研,进行了三分量瞬变电磁接收系统的需求分析和功能设计,对比四个技术方案并选择ZYNQ-7020嵌入式处理平台提出了三分量瞬变电磁接收系统的总体设计方案。然后,分析了影响感应线圈灵敏度的绕组数、直径等关键参数,并依据设计参数绕制了三分量感应线圈,同时,根据感应线圈特性设计了差分输入、差分输出结构的低噪声前置放大器。分析了三轴磁通门传感器在瞬变电磁法中的应用要求和技术指标,并据此选型Mag639。其次,电磁传感器的感应信号传输至接收机后需要先进行调理,针对瞬变电磁信号特性,仿真设计了截止频率为15.3k Hz的四阶巴特沃斯型低通滤波器。根据瞬变电磁法的探测需求,设计了放大倍数为1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、16倍的程控放大电路,选用24bit、转换速率144ksps的8通道A/D转换芯片ADS1278和基准源REF5025设计了A/D转换电路。接收机野外工作使用蓄电池供电,采取DC-DC开关电源与LDO低压差线性稳压电源相结合的方式,设计了系统电源。收发同步是瞬变电磁法的关键技术,对比了四种同步方式,采用GPS同步方式并选取了PPS精度达到60ns的NEO-M8N GPS模块作为同步信号源以保证收发同步精度,运用FPGA技术设计了基于PPS的数据同步采集电路。基于嵌入式Linux设计了参数传递、数据传输驱动程序和用于存储瞬变电磁数据、GPS信息的数据存储软件。基于Qt的跨平台特性设计了人机交互界面。最后,对设计的三分量瞬变电磁接收系统进行了室内性能测试和野外单点探测数据对比,接收机噪声峰峰值为23.19?V,系统线性度为0.1424%,系统误差为0.699%,通道串扰抑制比为92.4977d B,在相同发射条件下,磁通门接收的二次场磁场强度信号晚于线圈传感器接收的二次场衰变率进入噪声区。结果表明:该系统基本达到了设计要求,使用磁通门和线圈传感器联合探测能够提供更多的深部信息。