VSP（Vertical Seismic Profiling，垂直地震剖面）技术与地面地震勘探技术相比，其资料的信噪比高，分辨率高，波的运动学和动力学特征明显。VSP技术在能源勘探中已得到成功应用，而在工程勘查中，VSP的应用还很少，但两者勘探原理相似，可以借鉴能源勘探中VSP采集设备的技术优势及结构特点来研发应用于工程勘探中的浅层VSP设备。现阶段浅层VSP采集仪器的发展主要呈现检波器部分由传统的动圈式或压电式的机械式传感器向MEMS加速度传感器方向发展，从单分量向三分量的方向发展以及数据传输从模拟传输转化为数字模式传输。针对工程地震勘探领域在实际的应用当中不得不依赖于进口设备，且需求量大、价格昂贵的现状，研制成功具有自主知识产权的高性能、集成可扩展可裁剪数字检波器的数字VSP采集系统具有广泛的应用前景和市场价值。本文首先对VSP勘探技术方法原理进行了阐述，介绍了其应用在地球物理勘探中的众多优势，以及国内外该技术的发展和仪器研发情况。在成熟的方法原理指导下，着手进行浅层VSP采集系统的研发。整个设计采用模块化的设计思路，主要分为井下检波器采集节点的设计、井上控制主机的设计以及系统控制软件的设计。整个VSP采集系统以RS485通讯网络为基础，主要完成各种控制指令及配置信息和地震数据的传输，协调整个系统的正常运行。本论文侧重仪器硬件部分的介绍，经过一年多的研究，本人所做的工作及取得的成果如下：（1）完成了井下检波器采集节点的设计。井下采集节点以地震信号的流向进行设计，主控中心采用ARM公司生产的最先进Cortex-M3内核的STM32微控制器，采用带有自检测功能的MEMS加速度传感器作为信号采集单元；运放LM4562作为前置放大器对微弱地震信号进行放大；采用TI公司推出的一款低噪声高分辨率基于Σ-Δ技术的24位高性能ADS1255芯片把模拟信号转化为数字信号；选用ADM2582E作为RS485总线的驱动芯片，构建了基于RS485串行通信标准的大数据量、抗干扰能力强的数据传输网络，实现网络节点的可扩展与裁剪，并实现相应复杂的通信协议；完成直流电机驱动电路以及稳定、高效、低纹波的电源管理方案的设计。（2）完成了井上加载Windows CE操作系统的ARM9主机设计。井上控制主机以三星公司生产的S3C2440微控制器为核心，外扩了SD卡接口、主从USB接口、调试串口、触摸屏接口、RS485通信接口等电路，并加载了Windows CE操作系统，在此操作系统下开发了相应的控制软件。综上所述，VSP采集系统基本具备了勘探用的基本功能，当然，实际的工程应用还需要进一步完善软件功能。