为了丰富水下铁磁性目标探测手段,弥补声纳探测方式的不足,磁异常探测作为非声探测的主要方式受到了越来越多国家的重视。而超导量子干涉仪（SQUID）作为目前最为灵敏的磁传感器之一,能够将微小的磁场变化转化为可以测得的电压信号,可以将磁异常探测灵敏度成数量级的提升。低温直流超导量子干涉仪（DC-SQUID）是各类SQUID器件中的一种,具有噪声低、灵敏度高、结构稳定等特点,本文基于DC-SQUID器件,开展了水下铁磁性目标探测技术研究,取得的创新如下:首先,利用COMSOL软件对处在地磁场背景中的水下潜艇的磁特性进行了仿真建模,分析了其周围磁异常信号的分布特征,通过分析计算磁异常信号的特征可以得到水下目标的位置、速度等信息。研究了将潜艇等效为磁偶极子时,基于其产生的磁梯度张量信号的单点反演定位算法。通过MATLAB仿真对该算法进行了验证,证明了其可信性。其次,分析了DC-SQUID磁异常信号检测原理,并利用PSPICE软件对DC-SQUID中主要参数对其特性的影响进行了仿真研究。接着研究了基于磁通锁定环的读出电路的基本原理,设计了基于磁通锁定环的DC-SQUID直接读出电路。再结合DC-SQUID磁强计、液氦制冷环境、数据采集与记录设备等,最终搭建了完整的基于DC-SQUID的磁异常探测系统。最后,为了验证磁异常探测系统的探测能力,以汽车作为磁异常目标实施了外场试验,试验结果与COMSOL仿真结果吻合,证明了具有单个DC-SQUID磁强计的磁异常探测系统可以测得距离40 m处的待测汽车所产生的纳特斯拉级别的磁异常信号。这为未来搭建实用的磁梯度张量的DC-SQUID阵列打下了基础。本文最后总结了主要工作与成果,并对下一步的研究工作进行了展望。