随着地球物理观测理论和技术的发展,高性能地震前兆观测仪器的需求日益增加。数据采集系统是前兆观测的关键设备,其性能直接影响前兆观测的数据质量。目前前兆数据采集器所采用的A/D转换模块多是Σ-Δ型A/D转换器,因而数据采集器的性能受限于A/D转换芯片的性能。高性能A/D转换芯片的供应容易受限,超过24位的A/D转换器在市面上十分稀缺,而且成本居高不下,严重限制了地震观测仪器的大规模使用与推广。因此,另辟蹊径研究适宜于地震前兆观测的高性能数据采集技术具有重要意义。本文提出了基于多斜积分A/D转换技术的数据采集方案。针对前兆观测低采样率、高分辨率的特点,在数据采集系统中引入积分A/D转换技术,为地震观测数据采集器的研究提出了一种较新的技术探索方式。设计了高稳定度电压基准源与高分辨率时间间隔测量电路,提高了积分的稳定性和转换的分辨率。本文主要就多斜积分A/D转换技术及其在地震前兆数据采集系统中的应用做出研究,具体工作内容如下:提出基于多斜积分A/D转换技术的数据采集方案。在双斜积分A/D转换技术的基础上,对多斜积分技术展开研究,提高转换分辨率。给出多斜积分A/D转换的硬件与软件方案。高稳定电压基准研究。以LTZ1000电压基准芯片为核心设计电压基准源,以获得高稳定性的电压基准,为积分电路提供可靠的基准电压。实验测试结果表明,该基准源的时间稳定性达到1.9ppm/h。同时,该模块可以广泛应用于其余精密测量领域。精密时间间隔测量技术研究。为了提高积分时间间隔的测量分辨率,对时间数字转换技术进行研究,完成相关硬件、软件设计,并进行测试与分析。实验测试结果表明,平均测量100次时,对于1ms以下的时间间隔测量标准差小于450ps、对于100ms以下的时间间隔测量标准差小于53ps。地震数据降噪算法研究。将小波算法与经验模态分解算法结合,提出一种改进的地震数据降噪算法,降低数据噪声,提高测量质量,并给出了算法的软件实现结果。实验结果表明,对于非平稳信号,改进算法降噪处理效果优于单一的小波降噪算法和经验模态分解降噪算法。对以上研究内容所涉及的理论方法和关键技术进行研究与讨论,提出硬件、软件部分的具体方案。设计仿真实验、测试、数值实验对方案的效果进行验证。对各模块进行功能、参数测试,对相关算法进行数值实验。结果分析表明,电压基准源稳定性及时间间隔测量分辨率满足预期,设计方案满足测量需求,改进算法的降噪效果优于单一的小波算法、经验模态分解算法,具有一定理论意义与工程应用价值。