未爆弹主要指在战争或军事活动中遗留的具有潜在危害的手榴弹、地雷、航弹等未爆炸或被弃置的弹药。其有效期可能持续几个世纪,时刻威胁生命财产安全、占用土地资源、阻碍城市经济建设,因此实现对未爆弹的快速、准确探测具有重要的意义。目前,未爆弹探测的方法主要有磁法、电磁法、探地雷达法等。其中,电磁法中的瞬变电磁（Transient electromagnetic,TEM）法具有虚警率低、抗干扰能力强等优点,是一种有效的探测方法。TEM法探测未爆弹的关键是数据获取和数据处理。在数据获取阶段,传统TEM法通过密集测点获取目标的响应信息,导致探测速度慢、探测效率低。针对该问题,本文基于单分量发射的便携式TEM探测系统,提出“三点测量法”,该方法只需三个特定点的测量,就可以得到传统方法需要多次测量才能获取的信息。该方法解决了传统方法数据信息冗余问题,实现未爆弹响应的快速获取。在数据处理阶段,传统数据处理采用的反演算法,如差分进化算法,存在迭代周期长、耗时严重等问题。针对该问题,基于便携式TEM探测系统,首次将磁法探测中的磁梯度张量定位算法引入TEM法探测中,提出高斯-牛顿算法和磁梯度张量算法的联合反演方法,该方法利用磁梯度张量为高斯-牛顿算法提供初值,提高了算法的收敛速度和收敛精度,实现未爆弹响应的快速和准确反演。通过对磁梯度张量算法的进一步研究,本文基于拖曳式TEM探测系统的接收线圈阵列构建两种磁梯度张量,无需反演迭代即可实现不同深度目标的快速、准确定位;针对传统目标特征化依赖于目标位置、过程繁琐等问题,通过构建拖曳式TEM探测系统激励下的目标响应矩阵,提出将奇异值分解算法作用于目标响应矩阵,直接获取目标的电磁特性,解决了目标特征化耗时严重的问题,提高了探测深度和探测效率。本文围绕TEM未爆弹快速探测关键问题展开研究,主要研究内容如下:（1）针对传统TEM法探测在数据获取中存在的测点多、探测速度慢等问题,基于便携式TEM探测系统,本文提出“三点测量法”,即利用不在一条直线上的三个测点方法,充分激励目标,从而快速获取目标的响应数据。实验结果表明,“三点测量法”的探测耗时为28.6s,仅为传统25测点方法的11%,显著提高了探测速度和探测效率,为目标响应的快速获取提供一种新的测量方法。（2）针对传统差分进化算法在目标定位过程中存在的迭代周期长、耗时严重、反演速度慢、反演效率低等问题,基于便携式TEM探测系统,本文提出高斯-牛顿算法和磁梯度张量算法联合反演的方法,此方法将磁梯度张量粗略估计的目标位置作为高斯-牛顿算法的迭代初值,实现未爆弹的快速、准确反演。实验结果表明,联合反演计算的目标深度和水平位置误差不超过5cm,倾角和旋角误差不超过4°。该方法定位耗时仅为传统差分进化算法的5%左右,显著提高了反演速度和反演效率。（3）基于拖曳式TEM探测系统的目标快速探测的理论和方法,研究多发多收构造的传感器阵列以实现未爆弹的快速定位。本文利用多个三分量接收线圈构造两种形式的磁梯度张量,无需反演迭代,可以实现不同深度目标的快速、准确定位。实验结果表明,利用构造的磁梯度张量可以定位到2m深的未爆弹,深度误差最大不超过10cm,定位耗时约为40ms,为传统差分进化算法的1%。该方法利用无迭代实现的反演过程,进一步提高了探测效率。（4）针对传统TEM法中目标特征化依赖于目标位置、耗时严重等问题,基于三分量发射的拖曳式TEM探测系统,本文提出将奇异值分解算法作用于目标响应矩阵,直接获取目标的电磁特性。实验结果表明,利用奇异值分解算法可以实现2m深的未爆弹特征化,特征化耗时约为0.3ms。与传统反演过程相比,所提方法耗时可忽略不计,为实现大面积下未爆弹的快速、实时探测提供一种新的反演方法。综上,本文从数据获取和数据处理两个制约TEM法探测效率的关键问题入手,提出旨在提高TEM系统探测效率的若干方法,从理论上论证了所提方法的可行性,并通过构建便携式和拖曳式TEM系统验证了所提方法的有效性,在保证探测精度的前提下,显著提高了TEM近地表未爆弹探测系统的探测效率。