音频大地电磁法具有对良导介质有较强的分辨能力,勘探深度大(最大可达2千米),并且设备轻便、成本低廉等优点,在沉积盆地质构造、油气田、地热、水源、良导电性矿产和工程地质勘查等领域发挥着重要的作用。音频大地电磁法磁场信号测量需要磁场传感器,由于磁场信号十分微弱、动态范围大、频带范围宽,使磁场传感器成为音频大地电磁法仪器设计的一大难点和关键点,并且这类磁场传感器几乎被国外垄断。因此,为了加速音频大地电磁仪的国产化,研究高灵敏度、宽频带的磁场传感器非常必要。本文从音频大地电磁法的场源出发,分析了音频大地电磁场磁分量信号的特征,并根据磁信号特征和传感器的分辨率、便携性,选择了感应式磁场传感器作为本文研究的磁场传感器；从感应式磁场传感器的基本原理出发,分析了有效磁导率与磁芯材料的选择和磁芯形状的关系,得出了一定质量下和一定长度下磁芯的设计原则；对比分析了不同质量铜线和不同磁芯长度下,线圈绕组比与传感线圈信噪比的关系,得出线圈绕组比的最佳设计；从绕组电压分布均匀性的角度分析了不同绕线方式下线圈绕组电压分布与分布电容的关系,得到了减小分布电容的绕线方式。基于音频大地电磁场磁信号的特征和对磁场传感器的设计分析,设计了磁场传感器,并通过实验测试表明满足设计要求；对比分析了三种常用于调制传感线圈感应信号的前置放大技术的优缺点,并采用磁通负反馈前置放大技术对传感线圈的感应信号进行调制,抑制并充分利用了传感线圈的谐振频率,得到了平坦的响应曲线,提高了磁传感器的稳定性。设计了标定线圈对磁场传感器进行标定测试,得到了在20Hz—50kHz频带范围内输出电压灵敏度为150mV/nT的平坦响应曲线,其可用频带范围为1Hz—100kHz。将标定后的磁场传感器与国外同类磁场传感器进行野外对比测试,两者测试得到的磁场幅值和电阻率测深结果都能够很好的吻合,表明本文设计的磁场传感器能够满足音频大地电磁探测的需要。