数十年来，激发极化法(简称激电法)在寻找多金属矿产资源中扮演着主要角色，在水资源调查及煤田、油气等能源勘查方面也起着重要的作用。其中时间域激电法在对观测数据进行推断解释时，常遇到矿与非矿(如石墨化地层)异常难以区分的问题，仪器笨重、功耗大，不利于野外工作；而后发展起来的频率域激电法，仪器设备要轻便得多，但同样遇到难以区分矿与非矿异常的问题，带来的新问题是电磁耦合严重且难以消除。　　 针对上述不足，国内外学者提出了相位频谱激电法。该方法不仅可使仪器设备变得更加轻便，可以区分矿与非矿异常的同时，还可在一定程度上克服电磁耦合影响。显然，这是一种发展趋势，“相位频谱激电仪的研究”顺应了这一发展方向。　　 在激电法野外观测中，为了尽可能地减轻仪器装备的重量，接收到的信号通常都是微弱信号。大地电磁干扰、工业游散电流和测量电极极化不稳定等噪声严重“污染”了有用信号。　　 进行微弱信号检测时，若采用锁相放大器中的核心部件相敏检测器(PSD)实现正交矢量型检测，则可以很好的抑制干扰提取有用信号。因为噪声与有用信号既同频又同相的几率几乎为零。在激电仪的设计中使用微弱信号相干检测法，可大大提高抗干扰能力，在存在强干扰源的生产矿山及外围也能可靠地工作，区分激电异常的性质。　　 激电效应引起的相位移属于“纯异常”，可以较好的区分矿与非矿异常。因此针对这一应用领域，开展相位激电仪的研究是一个很有前途的研究方向，可为开展岩、矿石的激发极化特性的研究打下基础，对激电法的应用推广有重要意义，另外对其他待测系统的频谱检测研究也具有重要的参考价值。　　 本课题针对相位激发激化法在矿产资源勘查和找水中的应用，结合直接数字频率合成(DDS)技术和相干检测理论，研究设计一套水槽实验用“相位频谱激电仪”。通过测量激电响应和电流取样信号的虚、实分量，分别得到测量电极间电位差和供电电流的相位移。利用“自由轴”法进行校正，最后得到测量电极间的电位差△U相对于供电电流Ⅰ的相位移()即激电相位。测量不同频率下的激电相位，可得到其相位与频率特性--即相位频谱特性。　　 本论文的工作主要围绕构建一套完整的水槽实验用相位激电仪器展开。首先通过前期的调研工作，了解了相位激电法的测量原理和方法，以及激电法仪器的国内外发展现状，在此基础上提出了本论文的系统设计方案。接下来进行了相位频谱激电仪的硬件电路设计，其中发射机部分包括基于FPGA的DDS信号源和功率放大器的硬件电路设计；接收机部分的硬件电路设计，包括电压通道的前置放大、电流通道的隔离放大、正交矢量检测部分以及数据采集存储电路等。同时，还对发射机基于FPGA的DDS信号源的实现、以及接收机数据采集存储进行了相应的软件程序设计。最后针对所设计的相位频谱激电仪进行了系统测试和水槽模拟实验。　　 通过系统设计和研究，主要得到如下结论：　　 (1)利用微弱信号的相干检测理论开展相位频谱激电仪的研究方向是正确的。因为噪声和信号同频又同相的概率极低，所以相敏检波器对不同相位的噪声具有良好的抑制作用。　　 (2)相位频谱激电仪的整体设计思路是合理的。本文采用虚实分量振幅比法来研究激电相位。发射机利用DDS技术产生较高精度的正弦激励信号源，并产生与激励信号同频的正交方波参考信号；接收装置采用微弱信号相干检测方法，设计了电压和电流两个虚、实分量检测通道。　　 (3)基本实现了相位频谱激电仪的功能。通过对相移网络的测试和水槽模型对比实验，表明该相位频谱激电仪能够较好的检测出激电相位异常，实现了其基本功能，达到了最初的设计目标。　　 最后，指出了本文存在的不足之处，并为今后的改进提出了相应的建议。