本发明公开了一种适用于阵列超导单光子探测器的信号采集与成像系统，包括：光学回路、读出电路、时间数字转化器和图像生成系统；搭建光学回路，用于调节激光脉冲方向，将光脉冲汇聚到纳米线探测区域；通过读出电路，获取阵列超导单光子探测器的响应信号，像元所连接的行列电路经过放大分别在行和列上产生极性相反的两个脉冲；时间数字转化器获取每个脉冲信号的到达时间，将带有时间戳的信息传输到图像生成系统；图像生成系统基于接收到的信号进行分析，计算各个像元的实际光响应计数值，通过灰度归一化算法输出可视化图像。本发明可以读出响应的时间间隔和空间位置，并对待测物体进行实时成像显示。