本发明提供了一种多通道时钟同步采集系统，包括信号源、功率分配器、N个采集预处理阵列和信号处理存储装置，N大于等于1；信号源输出连续模拟时钟信号进入功率分配器后分为N路完全相同的模拟时钟信号，N路模拟时钟信号分别进入采集预处理阵列，采集预处理阵列以收到的模拟时钟信号作为采样时钟，同步采集外部输入的传感器信号，将外部输入的传感器信号转换成数字信号，对数字信号进行降频、降采样和数据位宽调整处理得到数字物理量，之后，数字物理量输出至信号处理存储装置，信号处理存储装置将获得的多路数字物理量分别进行存储，并对多路数字物理量进行识别、综合分析，进而得到数字物理量对应的外部环境整体表征。