随着我国经济的大力发展，人们对能源的需求越来越大，陆地资源正在快速的消耗中，因此必须寻求新的能量来源。海洋作为另一大物资存储地，已经引起了各个国家的强烈关注，其中海底石油等资源勘探开采技术的研究更成为一项热门课题。如何有效、准确的获取海底资源信息，以便更好的开采，已成为海洋勘探的一项重要任务。海洋勘探技术中数据的有效通信是极其重要的一个环节，传统的通信方法主要有电缆通信和随钻存储。电缆通信灵活轻便，性能良好，但是易断，成本高；随钻存储成本低，灵活性好，但是实时性差。针对传统方案的不足，本文通过研究和分析目前流行的海洋勘探技术和超声波应用，对比国内外的研究成果，提出了利用超声波进行通信的应用设计，就改进现有水下探测技术提出了基于海底原位探测仪的通信系统，该系统取代了传统的有缆传输，采用超声波通信的方式，将探头传感器采集到的数据实时可靠的传到接收终端。文章详细了介绍超声波的特性和优点，以及应用于通信的关键点和难点，并分析了换能器的的结构、性能指标等。其中主要探讨利用超声波在钢管中传输的可行性，分析超声波在通信时的衰减、通信距离问题。在实际的设计中，详细的论述了系统实现的总体架构和内部模块的选择，并重点对比了采用2FSK调制方式对数字基带信号进行调制和解调的各种方式的优劣，最终利用STM8单片机对中心频率为80K的数据进行调制。采用大禹公司的DYW-80压电超声换能器进行电信号和超声信号的转换，并对阻抗匹配进行了分析。除此之外，还对系统实现中应用到的功率放大电路、前置放大电路以及带通滤波电路等模块进行了阐述。最后对超声波数据通信系统进行了测试，换能器的发射功率可达10W，误码率低，数据传输速率可达500bps。通过测试，得出系统能有效抵抗外部噪声，保证数据稳定传输，具有低耗能、低成本、高稳定性的特性。