近年来，陆地资源的日益匮乏使人们将目光转向了海洋。发展海洋勘探技术，开发海洋资源成为了人类共识。海水温度是反应海水状态的最基本参数之一，其变化影响着海洋中发生的一切现象与过程，对海水温度进行测量是认识海洋环境和开发海洋资源的前提。本文基于新疆理化所自主研发NTC（Negative Temperature Coefficient）热敏电阻器，进行了高精度温度采集系统设计。首先，根据系统设计要求制定了电阻比测温的系统方案，对电阻比测温方案中存在恒流源稳定性、热电势、和失调电压等误差来源进行了详细分析，并采用恒流源反向法、双ADC（Analog/Digital Converter）同步采集法和增量法等技术进行误差控制，优化了系统测量方案。其次，根据系统方案确定了系统框架，将系统划分为双向恒流源激励单元、精密采集单元、控制及处理单元、供电单元等功能模块，结合系统总体设计需求给出了功能模块的具体设计指标，并据此进行元器件的选型，完成系统的硬件电路设计；对系统进行上位机、下位机软件设计，实现了高精度、低噪声的数据采集和处理。最后，对系统所采用的NTC热敏电阻温度传感器进行高精度标定，并采用三次Hoge方程作为标定方程；同时，对系统硬件电路进行了标定，并采用多项式拟合的方式减小了电路的电阻采集误差；将系统测量结果与标准铂电阻监测温度进行对比，结果表明高精度温度采集系统的温度采集精度整体可达0.4mK。