Overhauser磁力仪是一种基于动态核极化效应(DNP)测量磁场总场的标量磁力仪,被广泛应用于磁法勘探、石油矿产勘查、航空及海洋磁测、自然灾害预测及考古与环境调查领域。而车载平台下的多传感器测量能更为快速全面的获得磁异常信息,有着重要的应用价值。本课题组经过多年的实验积淀成功研制出JOM-4SF Overhauser磁力仪,并在此仪器的基础上组合多传感器实现了六传感器车载磁场测量系统来进行了相关研究。本文在了解国内外研究背景的前提下,阐述了Overhauser磁力仪的传感器及仪器系统的测量原理,并分析完善了仪器的功能。基于硬件的STM32+CPLD架构打造并改进了仪器的软件系统,设计实现了两台仪器间的高精度时间同步功能,将仪器间时间同步精度控制在1 ms之内,并设计完成了GPS模块的驱动。同时,设计了支持多文件管理的专用文件系统。实现了显示驱动的非阻塞设计与基于DMA的拉莫尔信号包络电压的检测功能,极大地提升了CPU效率。实现了信号质量评价系统,提升了仪器梯度容限,使仪器在0~12000 nT/m的梯度场中都能获得较为准确的数据,为车载系统搭建奠定了基础。最后,本文基于改进后的仪器所构成的梯度测量单元,探究了近距离下目标体对测量拉莫尔信号的影响,对目标体的磁异常形态进行了正演分析,并对不同的几种目标体进行了磁异常测线响应的测试及解释。在此基础上搭建了车载测量系统,进行了多次目标体探测的实际场地测量,结果表明所研制的车载测量装置能够准确地探测出目标体的位置,相比单传感器系统而言能有效去除环境噪声的干扰。