地球物理探测方法中的电磁法勘探技术在矿产、油气、地热等能源勘察方面以及工程地质调查等领域为国民经济的发展发挥着重要作用,其中高效、便捷、快速的勘察方法技术成为目前地球物理探测方法中的重要研究领域。地空频率域电磁法采用地面布置大功率逆变接地系统作为发射源、在空中采用无人机搭载接收系统进行电磁场信号的采集,进而通过数据处理的方式来反演解释地下地质信息。地空频率域电磁法所采用的无人机搭载系统,使得仪器能够进入到海陆带、山区等复杂测区中,相对于地面逐点进行电磁场信号采集的工作方式,工作效率大幅度提高。但同时该方法由于采用空中接收的方式,相对于地面静止测量引入的运动噪声、电磁噪声等降低了接收信号的信噪比,限制了目前接收-发射的距离,使得仪器无法在近似平面波垂直入射的远区进行测量。本文主要解决目前地空频率域电磁法存在的空中接收信号信噪低、收发距受限的问题,从发射源的角度出发采用多个发射系统同时进行工作,所激励的电磁场信号在空中进行矢量叠加,增强待测区域的电磁场响应,从而提高信噪比来扩大地空频率电磁法的勘探范围。同时为解决时间域和频率域探测区域不衔接的问题,在过渡区同时获取瞬态响应和稳态响应,提出了时频融合电磁测量方法。论文主要工作如下:1.介绍并分析了地空频率域电磁法的工作原理,研究了地空频率域电磁探测正演计算方法,利用麦克斯韦方程组推导了地空频率域电磁法所测量H_z分量的表达式,并利用数值积分的方法计算了所述表达式的电磁场响应,为下一步进行双源电磁场响应的仿真提供理论计算基础。2.采用COMSOL软件进行了探测目标区域的电磁场计算,针对单源和双源所激励的电磁场响应进行了仿真计算。通过对比:双源发射能够成倍数的增加目标区域的电磁场强度;同时在仪器弱信号检测水平一定的前提下,电磁场响应信号的增强可以提高收发距,进而扩大地空频率电磁法的探测范围。3.构建了双源发射的电路模型,针对双源发射过程中由于发射电流相位差造成的环流问题进行了分析,结果表明:环流效应的存在导致发射源在误差时刻点无法形成有效的矢量叠加,造成此时接收系统测量电磁场的幅值与相位出现较大偏差,提出采用GPS同步发射电流的方式来消除环流,发射电流相位误差不超过1~°,满足双源发射的实际应用需求。4.设计了发射控制系统,完成了硬件系统设计及软件程序编写,采用GPS同步方式来完成发射电流的同步,经过实验测试:双源同频发射输出电流的同步误差不超过520ns,满足相位误差不超过1~°的要求,能够有效地抑制环流效应对空间电磁场的影响。经野外测试结果可以发现,所采用的双源发射方法为不仅能够有效地提高了空中采集信号的信噪比,同时能够扩大当前有限的探测范围,野外工作效率大幅提高。所设计的时频融合发射电流波形能够同时激励大地产生瞬态响应和稳态响应,满足两种电磁方法同时测量的要求,为进一步的研究时频融合探测方法提供了实验依据。