随着对浅层地质的探索以及地球物理技术的快速发展,浅地表探测的相关研究已经进入了白热化阶段。在众多浅地表的探测方式中,频率域电磁探测凭借其探测范围广、响应速度快、探测精度高等优点被广泛应用于地质、国防、军事等领域。本文基于频率域电磁探测方法,针对吉林大学自主研制的宽频电磁感应探测系统中采样率与采样精度之间的问题展开研究,采用一种降采样率的方式解决单片A/D转换芯片不能同时满足高精度与高采样率的矛盾。论文研究时间交替采样技术,利用采样率相同的多片A/D转换芯片对同一信号在不同的时间点以相同的时间间隔进行采样,将采集的多路数据进行重新组合、拼接,得到几倍于单片A/D转换芯片采样率的等效采样率。基于时钟分相理论,研究数字延时锁定环技术,实现了满足时间交替采样结构要求的相移时钟。以时间交替采样技术为理论依据,设计并研制时间交替采样系统样机。系统由信号调理单元、时间交替采样单元和FPGA数据处理单元三部分组成。其中数据处理单元以FPGA为平台,对时间交替采样系统样机数据的转换、存储以及传输进行研究。通过对数据进行宽度匹配、搭建FIFO以及传输速率匹配解决了数据在传输过程中遇到的问题。并对误差进行来源与频谱分析,对时间交替采样系统做了补偿校正。针对已完成工作进行了结果测试。首先针对采样时钟进行了仿真测试、实际测试与频谱分析,所得结果满足时间交替采样对于时钟的要求。其次针对时间交替采样系统做了噪声测试与正弦波测试。最后结合原系统在实验室条件下做了联合测试。