声波测井仪是石油测井技术中不可或缺的关键仪器,其工作原理是利用不同的发射换能器激发井孔周围的地层,并使用对应的接收换能器获取来自地层的声波信号。接收换能器的输出信号十分微弱,且井下工作环境恶劣,信号很容易被噪声淹没,因此设计信号采集模块需要重点关注其信噪比指标和抗干扰能力。只有设计出具有高信噪比指标的采集模块才能满足声波测井仪的分辨率和测量精度要求。本文首先对声波测井仪的结构、工作原理和工作流程进行了调研,明确了信号采集模块的功能;然后结合信号采集模块的设计指标进行了分析,提出了总体设计方案。信号采集模块由四个结构相同的条带电路组成,条带电路主要包括12个通道电路和数字接口电路。通道电路的主要功能是实现声波信号的接收、放大、滤波和数字化,由信号调理电路和A/D转换电路组成。通道电路能够在9种不同频率的方波测试信号激励下产生自检信号输出,自检信号能够反应接收换能器的电容变化。为了设计出高信噪比的信号接收电路,需要对信号采集模块的各个电路模块进行内部噪声和外部干扰分析。通过仿真和计算相结合的方式,分析了各部分电路的噪声功率,并提出了减少外部干扰的方法。信号调理电路输出的信号经过A/D转换器转换为数字信号,由数字接口电路实现一个条带12个通道A/D转换数据的同步采集和串行发送,同步时钟误差小于0.1μS,串行发送采用LVDS高速差分接口实现。为了验证信号采集模块的各项性能指标,还设计了独立的测试平台,测试平台包含测试装置和测试软件,按给定的协议接收采集到的数据并传送到电脑进行存储和分析。最后,本文对信号采集模块进行了一系列的测试,以验证通道电路的性能指标和信号采集模块的整体功能。其中电路功能测试主要是验证通道电路的实际指标是否符合设计预期,噪声测试及分析对电路的信噪比指标进行了实测计算,对信号采集模块的各项功能指标都进行了量化分析,主要技术指标达到了委托方要求,设计的信号采集模块已经交付并验收通过。