缪子是标准模型中的基本粒子,具有穿透性强、带电、对作用物体密度敏感等特性,因此缪子在对大型物体成像方面具有天然的优势。近些年来,世界各大研究机构先后开展了缪子透射成像研究,研制了不同类型的实验原型样机,并开始应用于火山、高炉、核反应堆检测等。缪子透射成像需要获取宇宙线缪子的数量及其入射方向等信息。针对此需求,本论文基于硅光电倍增管（SiPM）耦合塑料闪烁体探测技术,研制了一套缪子透射成像原型样机。此套缪子成像样机是由2层有效探测面积为1 m2,像素精度为2 cm的缪子探测器组成。每层缪子探测器由1 00条正交的塑料闪烁体和200路SiPM及其读出电子学构成。本论文通过研制SiPM信号读出电路板、放大甄别模块电路,以及探测器数据采集控制板卡读出系统,完成了缪子成像原理样机研发。针对SensL公司生产的SiPM,设计集成了 5路SiPM信号读出通道的电路。每个放大甄别模块可读出25路SiPM信号,每一路读出通道均包括同相比例放大电路和过阈甄别电路。过阈甄别电路输出的3.3 V电平信号传送到探测器数据采集板卡。该板卡基于 Xilinx ZYNQ7035 系列 FPGA（Field Programable Gate Array）研制,可同时读入200路电平信号。此外,该板卡集成了温控电压模块、FPGA启停控制模块、数据传输接口模块等多功能外设。该板卡同时对探测器提供SiPM偏压及温度补偿。每部分模块的开发研制工作均包括设计开发、仿真测试、以及系统调试等流程,最终完成了缪子探测器电子学系统的研制。通过开发缪子数据采集、启停控制、温度读取及偏压控制等功能模块,完成了缪子透射成像原理样机的研制。经过各个分模块的独立测试和整个探测器系统的联合调试,验证了探测器系统工作的稳定性和均匀性。探测器采集到的宇宙线缪子的通量随角度的变化也与理论预期基本吻合,完成了缪子透射成像原型样机的电子学读出系统研究工作。