地震观测是地球物理观测的重要组成部分，是地震学和地球物理学发展的基础。对于测震观测，大动态和宽频带是当代最主要的技术特征，其关键设备是地震计和数据采集器。地震数据采集是数字化地震观测的重要环节，其核心功能是将地震观测传感器（地震计）输出的模拟信号转换为数字信号，模拟数字转换器的技术水平在很大程度上决定了数据观测质量。提高地震数据采集器性能是非常必要，并且有一定的现实和战略需求。本论文主要目标是地震数据采集器中信号处理技术的研究。在本领域人员研究模数转换器的基础上，对数字信号处理的部分做一些更深入的研究，同时对Δ-Σ调制器的参数进行设计与验证。最后对Δ-Σ式AD转换输出的信号进行抽取滤波，达到采样率变化的目标，同时实现快速，精准对数字信号进行处理，与模数转换电路共同组成一种高分辨率高稳定数据采集器。采用Δ-Σ调制器及数字滤波器构成的模拟数字转换是目前能够实现高分辨数据采集的主流技术，大部分高分辨的AD转换芯片采用这一技术。由于没有超过24位分辨力的单芯片ADC可供使用，本文采用了3阶16bit Δ-Σ调制器设计AD转换电路，对其用于高分辨地震数据采集的可行性进行试验。考虑到电路实现的方便性，本文采用了基于运算放大器的有源积分电路设计Δ-Σ调制器。在试验电路设计之前，运用Simulink对Δ-Σ式调制器进行功能仿真，然后对DA输出数据流进行加窗、FFT变化等处理，同时开发多级FIR抽取滤波器对该输出数据流进行滤波处理，再次加窗、FFT变化，观测两种情况下的频谱变化是否与预期一致。通过仿真，确定了Δ-Σ调制器的主要设计参数，依据设计参数，选择合适的运算放大器、16bit ADC芯片和DAC芯片，设计试验电路并完成电路板的制作，其中控制电路采用可编程逻辑器件CPLD来实现，采样率取为48000sps。通过电路调试和测试，记录了该试验电路输出的数据，对试验数据进行谱分析表明，该试验电路的分辨力接近目前优秀的24位ADC芯片。本文还设计了一组FIR数字滤波器，用于滤除Δ-Σ调制器输出数据流中的量化噪声，并将48000sps采样率的数据流转换为所需采样率的数据流。应用该FIR数字滤波器对试验电路板的输出数据进行处理，验证了FIR滤波器适用性。