为了改善线圈磁聚焦性能, 扩大线圈功能应用, 改进 8字线圈, 通过混合优化算法优化线圈主要可变参数, 得出不同尺寸的 8字线圈。建立线圈仿真模型, 优化仿真分析 8字线圈的聚焦性与功能效果。制作与仿真模型一致的实验模型, 使用长为 1m、宽为 1m、厚度为 5 mm的均匀钢板与一根实心导管来测试验证仿真结果。通过对比函数证明了理论仿真的有效性。改进后不同尺寸的 8字形线圈模型可以实现多功能运用, 在一定的聚焦性下, 该线圈可以灵活运用到亥姆赫兹线圈、经颅磁刺激线圈阵列的模型以及功能磁刺激线圈阵列中。

为了提高瞬变电磁系统回波辨识，设计一种新型的波形相似度算法，对接收到的瞬变电磁系统回波数据进行分析处理。针对因各种干扰因素采样到的回波数据变得难以区分、辨识，传统的回波处理方法效果不理想的情况，从空间向量的角度出发，将采样点作为评价指标，利用熵权法设置指标权重，综合各个评价指标，提出一种新型的波形相似度算法。通过大量数据实验分析，该算法在回波辨识方面取得了不错的效果，对部分厚度的辨识准确度达到了90%，具有较好的实用价值。

激励信号类型与周期选取是影响瞬变电磁法 (TEM)系统检测能力的重要因素。利用时域有限元积分方法对不同激励信号进行仿真, 通过发射线圈磁场分布特性与同等深度处磁聚焦效果的对比、分析, 确定激励信号类型; 根据探测深度与灵敏度依赖于激励信号周期的特性, 确定激励信号的最小周期。以此周期为下限, 在不同周期下进行仿真, 得到接收线圈回波信号变化图与同等深度处的磁通量变化曲线图, 对比分析, 最终确定周期为 500 ms的矩形脉冲作为激励信号较为合适, 更有利于磁场能量聚焦与传播的深度。最后对不同厚度的钢板进行仿真, 分析回波信号与钢板厚度的关系, 为实际瞬变电磁探测系统设计提供理论依据。