三维感应测井是一种新型的油气检测系统。三维感应测井仪在理论上一方面能够测出水平方向上电导率，另一方面又能够测出垂直方向上电导率以及其差别，所以可以对岩石物理性质进行更加准确的评介，这是人们了解地层特性，对油气储层进行评价的一种行之有效的方法。本论文通过研究三维感应测井仪的原理和特性，创新了一种全新的三维感应测井仪的数据采集系统的设计方案。本设计以数字信号处理（DSP）以及可编程门阵列为中心架构，从而实现该系统的整体控制和数据处理功能。关于三维感应测井仪,其数据采集系统包括以下几个部分:电源、数据处理模块、总线接口模块、数据转换模块、采集控制模块、滤波模块、模数转换模块以及前置放大模块等。为了对该方案的可行性进行验证，论文中首先对重要模块前置放大模块、差分模块和滤波模块等进行了设计前计算和仿真分析。在软件设计方面，文中首先介绍了数字相敏检波（DPSD）和有限冲击响应滤波（FIR）等数字信号处理算法相关原理，随后根据实际情况实现和设计了针对该系统的数字相敏检波算法（DPSD）和有限冲击响应滤波（FIR）。通过实验，能够得出以下结果，该系统一方面能够确保数据可靠性、同步高速采集和信号采集效率，另一方面还可以在环境噪声之中发现4μV的混频信号。