在石油开采行业中,为了解油井的产油能力,掌握生产动态,需要对油井内温度、压力和液位等参数进行日常的测量。其中油井液位测量是推算油层压力的大小、确定油井的生产能力以及选择油井最合理的生产方式的重要依据。目前油井液位测量主要是使用爆炸声源产生大功率的声脉冲信号打入井下,声波脉冲沿井管传播,遇到液面反射,由微音器接收回波信号。通过分析回波信号估计传播时延,进而推算出液面的深度。虽然可以通过各种滤波和相关处理方法可以提高信噪比,更好地识别接箍波和液面波,但是这种脉冲测距方法易受杂波干扰,测量精度和深度受到限制,同时安全性不高。为解决这些问题,本论文将扩频理论引入油井液位测量,利用低功率谱密度下声波扩频信号实现油井液位的精确测距。本文的主要研究内容包括:声学基本原理以及声波在管道中传播的特性;扩频基本原理特别是扩频测距的性能优势和m序列参数选择方法和载波的调制方式;声波换能器驱动电路和回波接收电路的设计。在此基础上,结合软件无线电思想,利用FPGA嵌入式数字信号处理平台实现可编程片上系统;建立声波扩频测距时延估计模型,研究数字信号处理优化算法,给出实验结果,分析和讨论测量精度问题。本文中研究的原理样机已经完成并通过测试,取得了比较理想的效果。