电法勘探是在人工建立的电磁场中,通过观测地下岩（矿）石间所呈现的电磁学性质和电化学性质的差异性进行地质辨识的一种地质勘探方法。电法勘探仪器提供地下勘探信息,物探人员则结合地质资料、岩层构造判断地下矿物质存在的可能性并给出钻井验证的方案。仪器还可为城市工程、地下工程、水利工程等提供科学、可靠的地下构造信息,并作为工程上施工方案的参考资料。传统的时间域激电法存在发射功率大、测点密度稀疏、勘探信息量少、抗干扰能力薄弱、分辨率不高等缺陷。本文对国内外的电法仪器性能进行了分析与对比,并结合仪器发展大深度勘探、高分辨率趋势,设计了一款基于全波形采样的抗干扰超高密度电法勘探仪。本仪器将高密度电法中高效率勘探和地质信息丰富的优势与频率域电法中小功率发射（600W）和抗干扰能力强的特点有效结合。一次布极即可实现多种电极排列方式的组合,从而可获得丰富的勘探信息;接收端采用菊花链设计结构,实现勘探信息并行高效率采集;自定义多频发射波形既满足频率域探测需求,又可利用伪随机逆M序列码提高系统辨识度以及抗干扰能力;采用FPGA加ARM双处理器协同工作,提高仪器并行处理能力和工作效率;SDRAM（DDR3）与异步FIFO（First Input First Output）存储器用于缓存并行多通道的采集数据,在长时间勘探过程中,起到优化数据链路传输且不丢失采集数据的作用。论文研究了超高密度电法时频域基本勘探原理,分析了电磁感应耦合效应产生的原因。通过对发射信号抗干扰能力的分析,证明伪随机序列具备相关辨识以及抗干扰能力,且适宜作为电法勘探仪器的发射信号。将伪随机自相关辨识能力与频率域勘探方法结合,自定义了一种多频发射信号。在自定义多频信号的激励下,通过对仪器采集系统特征分析,提出了一种提高勘探深度的方法。该方法结合全波形输入输出采集特点,采用LMS自适应算法和差分递归RLS算法进行采集数据的消噪与信息提取,实现在低信噪比下提取勘探有用信息,从而提高勘探深度。开展了仪器的研发工作,完成了系统硬件电路的设计、PCB设计、硬件调试、软件驱动程序的设计、时序仿真以及板级验证等任务。对仪器进行了发射信号测试、系统本底噪声测试、采集精度及电极切换测试,验证了仪器各项性能指标均已达到预期设定的标准。最后进行了户外勘探实验,通过分析实验勘探数据的频率特性以及观测激发极化效应与电磁耦合效应的分布规律,验证了仪器具备实际应用价值。