近年来，随着我国能源、交通以及旧城改造与扩建的巨资投入，各类工程勘察项目日益增多，促使工程物探成为当今地质行业中的热门。其中浅层地震勘探，由于其解决问题的直观性和有效性而成为工程物探中的主要方法和手段。 虚拟仪器技术是伴随计算机技术发展起来的一门新兴的技术，采用当前流行的高速计算机为硬件基础，以软件为主的设计方式。这种设计方式减少了硬件成本，给设计带来了极大的灵活性。 基于虚拟仪器技术的浅层地震数据采集系统是以地震勘探原理为理论基础，结合先进的虚拟仪器技术，实现对多通道微弱浅层地震信号的采集。地震勘探仪器为专业性很强的仪器，其维护、改造都很困难，且价格相当昂贵。将虚拟仪器技术应用于地震勘探仪器后，改变了这种局面，使得仪器以软件为主，维护、改造均很方便，而且可以实现基于一套硬件系统的多套仪器，大大的降低了仪器成本。 论文首先简要介绍了地震勘探的基本原理和虚拟仪器技术，叙述了地震勘探仪器的研究和发展状况，认为基于虚拟仪器技术的浅层地震仪器是地震勘探仪器未来发展的一个方向。然后，论文根据浅层地震信号的特点及检测方法，提出了系统实现的技术路线，设计了系统硬件和软件，并对其作了详细的阐述，给出了关键部分的电路图和软件源代码。 地震数据采集系统的硬件系统主要分为两大部分：模拟信号调理和数据采集。模拟信号调理为自主设计，它主要完成多通道的地震信号程控前置放大，程控高通、低通滤波，工频陷波以及阻抗匹配的功能：数据采集采用美国NI公司的M系列低价位、高精度多功能数据采集卡PCI-6220完成。 软件系统是系统的核心部分，它基于LabVIEW平台开发，主要由采集参数设置、数据采集与控制、图形显示、数据预处理、地震数据文件系统几个部分共同构成。参数设置部分主要完成对信号前置放大倍数，高通、低通滤波频率、工频陷波的开与关的信号调理参数设置，以及采样时间间隔、采样通道选择等数据采集参数的设置。数据采集与控制部分通过控制数据采集卡，将信号调理单元输出的信号进行模数转换，获取地震数据，该部分还包含了对采集卡初始化状态与参数是否正确设置的判断。图形显示部分为方便用户直观查看采集得到的地震数据而设计的，包括坐标系的建立、地震各道数据在该坐标系下的图形显示，图形显示部分还具有图形放大、缩小、填充的功能。数据预处理部分通过对地震数据作一些数学运算处理(包括中值滤波、均值滤波，以及各种滤波器模型的高通滤波、低通滤波、陷波)，从而提高系统的信噪比、简化模拟信号调理部分电路的设计。该部分还简述了如何通过CIN和CLF技术将一些特殊地震数据处理算法嵌入到程序中，扩展了软件的功能。地震数据是一个专业性较强的数据，为了本行业的其他用户方便的查看、后续处理，或查看、处理其它用户的地震数据，要求地震数据文件系统采用标准的格式设计。本次软件以SEG-2格式进行设计，包含了将采集得到的地震数据以SEG-2格式存储和读取SEG-2格式文件两个部分。软件基于菜单、命令按钮、状态栏格式设计，界面友好、操作简单。 论文针对本系统的特点，提出了硬件、软件的调试和测试方法，并给出了信号调理部分各单元硬件电路的测试结果，以及数据采集、图形显示、数据预处理、地震数据文件系统软件的实验测试结果.根据测试结果得出，采用虚拟仪器技术设计本系统主要有以下几个优点： (1) 软件完成部分数据处理功能，简化了系统硬件电路的设计； (2) 软件相比硬件来说易于维护、改造、升级,而虚拟仪器技术以软件作为其设计核心，因而采用虚拟仪器技术设计的地震仪器比传统以硬件设计为主的地震仪器更易于维护、改造、升级； (3) 虚拟仪器技术采用软件来定义仪器功能，因而在一定的硬件系统下可以设计功能多样的 仪器，从而降低了仪器设计成本； (4) 以LabVIEW软件作为其开发平台，提高了软件的开发效率。 最后论文在总结的基础上，对系统的不足之处作了具体的分析，为系统的改进和完善提出了切合实际的建议。