在自然界、工程技术和科学研究中存在一些高速变化的物理过程,对这些过程所产生的信号进行采集和记录,对分析它们产生的机理和演化过程具有重要意义。雷电是自然界中存在的一种普遍现象,发生时往往伴随着强烈的光、声作用。在雷电科学研究中,需要记录雷电发生时电场的快速变化,有时需要进行多点同步数据采集,以便分析其演化过程及对各种电子产品的影响等,针对这一需求,论文设计了一种对雷电发生时的高速变化电场信号进行调理和数据采集的系统,该系统可用于野外多点同步数据采集。雷电的发生主要来自于积雨云,当积雨云累积了一定量的电荷后,与地面形成了足够击穿大气的电场。而这些电场是以高速变化的形式存在于大气中。近年来,由于雷电的作用,导致了地面上的很多灾害事故的发生,尤其是在建筑、电子类行业。因此,记录这些高速变化的电场信号对研究雷电有着重要的意义。传统的高速数据采集的方法主要是基于PCI总线的高速数据采集。但是由于这种系统存在体积大、成本高和干扰影响大等的缺点,无法适用于野外多点同步数据采集。论文设计了一种体积小,功耗低的高速数据采集系统。系统以金属平板作为传感器,ARM9 (S3C2440)作为核心控制芯片,利用AD9248完成数据采集。AD9248是ADI公司的双通道流水线型AD转换器,可以实现快、慢电场的同步数据采集。系统通过USB接口和网络接口实现数据的存储和传输,通过GPS实现多点同步控制,系统具有64MB的内存,实现数据的高速采集和存储。系统的设计包括高速变化电场的传感器、信号前端调理电路、高速A/D转换、主逻辑控制、数据传输储存和显示模块。其中电场传感器主要是用于感应雷电发生时的快速变化的电场信号；信号前端调理电路是完成对模拟信号的放大、滤波以保证有足够的动态范围；A/D转换电路主要是将采集的信号进行模数转换；逻辑控制部分是完成对系统数据采集和处理的同步控制和其他逻辑控制；数据传输储存模块是将采集的数据储存在U盘中或者通过网络接口发送数据；显示模块是完成数据的波形显示或是由此波形得到所需结果的显示。