电法勘探正向查明地下地质体精细结构的三维方向发展,但目前国内外所有的集中式高密度电阻率仪器尚不能满足多通道、大面积、高精度并行同步数据采集的要求,因此未能真正实现三维勘探的目的。论文在大量收集当今国内外相关研究资料的基础上,基于前期研发成功的LQC-Ⅱ型三维电阻率采集系统,进一步对适合三维电阻率勘探的采集系统总体方案进行优化,特别是对关键的数据采集子站进行了软、硬件优化设计,提高了数据采集子站的抗干扰能力,并在子站上增加了人机界面、U盘存储和USB通信功能的程序设计,使每一个子站没有工控机也能独立工作。依据三维电阻率数据采集系统的结构特点和工作原理,提出了数据采集子站的总体设计方案,选择32位ARM Cortex-M3内核的处理器LPC1788作为主控系统,和24位ADS1278Σ-Δ型A/D转换器芯片构成数据采集系统。同时运用Cadence16.3软件对三维电阻率数据采集子站进行PCB设计,选用高性能变压器耦合隔离器件ADuM1402芯片,对数据采集前端的信号调理电路进行了详细的研究,其中采用了高精度数据采集系统中的PCB板接地技术、电气隔离技术、机箱屏蔽技术等。软件设计中,在PC机上通过KEIL uvision4开发平台并运用μC/OS-Ⅱ操作系统对子站进行嵌入式软件开发,连接了AK100对子站程序模块进行调试。在算法部分加入了自适应滤波对采集信号进行处理。最后完成电路硬件测试、设备整体测试工作。