自1946年珀塞尔和布洛赫发现核磁共振(NMR)以来,经过60多年的发展,核磁共振受到越来越多人的关注,并逐步演变成为一门拥有完整的理论与广泛应用的综合性学科[1][3]。经过科学家的不断努力,核磁共振已经深入到微观领域,在探索物质结构及性能等方向取得了卓有成效的进展[2]。但是绝大多数的研究还是向着大型、高精度的高场谱仪方向发展[4]。对于一些低端、低廉适合于民用的低场谱仪,却并没有受到太多重视。本文的目的是研究一种适用于在低场环境下使用的小型化核磁共振装置,可用于超极化气体极化度监测及质子检测等领域。本文详细叙述了核磁共振的发展历史,对现有的各种国内外低场核磁共振研究现状进行了深入的分析。然后,详细阐述了核磁共振的基础理论知识,对核磁共振经典矢量模型进行了完整描述,并从理论角度分析了核磁共振弛豫现象的测量分析方法。本文重点设计了一种低场核磁共振系统。首先,介绍了低场核磁共振系统的整体结构,分析了核磁共振系统中功率放大器、核磁共振探头、双工器、前置放大电路等各部分硬件电路的工作原理。然后,制作实际电路,对各部分硬件电路进行实测,并与仿真结果进行了比较和分析,进一步完善了电路的整体性能。最后介绍了数据采集子系统的基本组成及设计流程,完成了低场核磁共振系统数据采集的软件编程,结合模拟仿真测试,对程序进行了改进完善。通过对设计的低场核磁共振系统的测试,发现各项指标均符合实验要求,并取得了不错的实验效果。同时,分析了实验预期和实验结果之间的差异,并提出了后续研究工作的改进建议。