随着我国经济的飞速发展,我国对矿产、石油、天然气等资源的需求日益增长,勘探深度也逐年增加。但面向深部探测领域中,可使用的探测手段较少,仅有强地震信号与长周期大地电磁信号可穿透地下巨厚的岩石,完成对地下地质构造、电性信息的有效采集。长周期大地电磁探测以其低成本、探测深度深的优点,已发展成为深部探测的一种重要手段。但是长周期仪器野外施工条件复杂,信号微弱且干扰严重,为此对长周期大地电磁采集系统提出了较高的要求。本文首先对长周期大地电磁采集系统结构与功能模块进行优化设计,明确系统采集指标,提升系统的可靠性与稳定性。并针对电场、磁场信号特点主要进行了以下优化研究工作:1、针对长周期电场信号微弱、含有较高共模电平、射频干扰严重以及传统电场信号采集数据信噪比不高的问题。提出一种改进的电场信号采集方法,并应用自稳零、斩波及漂移抑制技术实现了低噪声、低漂移电场信号采集模块硬件设计,实验测试结果表明提高了电场采集数据信噪比与测量精度。2、针对长周期磁场信号动态范围大,且磁场信号中包含静态分量和交变分量特点,传统磁场采集方法对交变分量采集精度不高的问题。提出以双核同步采集技术为核心的一种新型磁场信号采集方法,采用大信号采集通道与小信号采集通道同步测量,实现了在大动态范围下对磁场信号交变分量的高精度采集。3、为保证长周期系统中电场、磁场数据在时间上的一致性和板间数据传输的可靠性与稳定性,设计了基于GPS秒脉冲、数据FIFO、系统MCU采集程序,分为电场、磁场和控制程序三部分。为方便仪器系统调试与数据处理,开发了基于LabVIEW的上位机数据存储、读取、显示系统操作软件。4、进行了系统测试和对比实验。电场采集模块测试结果表明在长达20000s的时间内,具有6.71μV的直流偏置噪声,峰峰值噪声为1.4μV且无明显漂移。噪声频谱优于-156dB,结合高精度采集技术,当极距为100m时,可采集分辨的电场信号达到了0.16μV/km。磁场动态范围测试结果表明对磁场信号的采集精度可达0.069nT。并与国外LEMI-417进行了同等条件下的对比实验,实验结果表明电场、磁场信号采集曲线趋势基本一致,验证了系统采集电场、磁场数据的准确性,满足长周期大地电磁信号采集的基本需求。