在地质勘探测井工作中，勘探工具能实时有效的向地面系统反馈当前井斜、方位等姿态信息，对地质勘探和矿物探测起到至关重要的作用。磁法勘探就是一种实现测井和物探的有效方法。井中磁通门三分量仪可认为是基于磁测的地面惯性导航系统往地下的扩展和延伸，它作为磁法勘探的有力工具，不仅可以作为测井作业中的倾斜角、方位角等姿态的测量，而且可以检测井中磁异常，因此广泛应用在磁场探源、环境磁场检测、井中勘探、定向测量等领域。本文利用一个三轴加速度传感器(ADIS16210)和一个三分量磁通门传感器组成惯性系统，根据重力场和磁场相对稳定性的特点，结合空间坐标矩阵变换和代数方程推导出了倾斜角和方位角的计算公式，给出了整个系统的实现方案，包括系统框图、硬件设计和软件开发，最终成功研制了三分量磁测仪器。针对传感器误差和系统安装误差，详细分析了其误差来源，分析了已有对误差进行校准的方法，提出了通过建立综合误差数学模型，利用最小二乘法求取校准参数，进而达到优化校准、提高测量精度的目的。文中给出了最小二乘法校准后的结果，并通过和常用校准方法的比较，验证了该方法的可行性和有效性。另外，针对三分量仪的磁异常检测，初步探讨了检测磁异常的方法以及包括磁异常水平分量在内的数学计算公式，并通过实验进行了验证。同时为了方便对仪器数据的处理和参数计算，还设计了多个Matlab GUI人机交互界面进行辅助分析。设计采用Freescale MC9S12XEP100单片机芯片作为核心微处理器，分别通过SPI和SCI串行通信接口读取三轴加速度计和三分量磁通门的数据，然后进行数据处理，用C语言编程实现系统功能，并解算输出测量仪器当前的倾斜角、井斜方位角、磁水平分量总和等关键信息。经过硬件测试、软件调试、系统安装，研制了磁通门三分量仪。运用最小二乘法求得的校准参数对设备进行误差校准，并在标准实验平台下验证，结果表明：该系统方案和校准算法能获得稳定的、高精度的方位角和倾斜角，其中方位角精度为±2°，倾斜角精度为±0.2°；此外，系统还能测算当前位置的磁三分量结果，用于判定是否磁异常。本文研究与设计的磁通门三分量仪，具有精度高、结构简洁、体积小、功耗低的特点，在测井探矿领域有着重要的理论研究意义和切实的的工程应用前景。