地震造成的威胁越来越大,大量数据表明,由于地震的产生与地磁场的变化有较好的相关性和规律性,可以通过磁异常来预测地震的发生。井中磁测与地面磁测环境不同,优势是可以降低磁干扰,但对仪器的可靠性要求较高。一旦磁测仪器在井中长期磁测过程中发生故障,导致磁测任务无法进行,其损失是巨大的,因此有必要对井中磁测系统展开可靠性分析和故障诊断研究。本文的主要研究工作有以下三个方面:首先,针对井中磁测系统可靠性的研究,介绍了可靠性的特征量和可靠性框图模型中相应特征量的计算。针对井中磁测系统易出现故障的元器件和组件计算其失效率。通过对研发初期的井中磁测系统进行失效率测试,得出井中磁测仪器的失效率随着时间增大,而可靠度随着时间减小。针对井中磁测系统建立可靠性框图并进行分析,计算各单元的可靠度特征量。其次,本文对井中磁测仪器出现的故障进行划分,详细描述了由光泵总场磁力仪、磁通门三分量磁力仪和旋转式磁梯度张量仪组成的磁测系统出现的故障现象,并且针对故障现象分析产生的原因。磁测仪器系统的故障数据往往来源于实验测试研发过程或使用现场,在正常的使用条件下,有些元器件的寿命很长,因此针对井中磁测仪器设计了温度和振动故障加速试验,可以尽快地发现发生损耗和故障的元器件,并且验证仪器在使用条件下的极限情况,分析得到发生各种故障时出现的数据特征,并将特征总结为脉冲故障、阶跃故障和斜坡故障。最后,针对已知的故障数据特征设计故障诊断方法。基于磁测系统模型的故障诊断是通过卡尔曼滤波算法获得测量信息与其相应的系统模型所计算出的信息比较得出残差,再对残差进行分析和处理,最后设定阈值进行决策,进而判断出磁测系统是否发生了故障。通过磁测故障数据进行验证得出,当发生阶跃故障和斜坡故障时,残差的均值明显变大,变化幅值甚至相差一个数量级;当发生脉冲故障和阶跃故障时,残差的方差也明显变大。由此可以对磁测系统是否有故障发生进行判断。针对光泵磁力仪探头中氦灯和氦吸收室总会出现激励不亮的情况,设计了探头故障诊断装置,进一步定位故障发生的位置。目前,已完成的连续4个月井中磁测任务证明本文的可靠性分析和故障诊断研究工作可以帮助提高磁测仪器的可靠性,并为其它井中测量仪器提供一定的参考。