井下工程参数动态测量是测量底部钻具所承受的钻压、扭矩、弯矩、振动等动力学参数,是实现钻井优化、钻具优化、钻头优化、钻井自动化、信息化、智能化的重要技术基础,近年世界各大油服均大量投入进行研究。目前国内对于工程参数的利用主要集中在静态测量数据实时预警,缺少能够动态测量工程参数的仪器。本文从仪器设计理论和试验设备研制两个方面分析了工程参数动态测量仪器需要的关键技术。对于仪器设计理论方面,本文首先发明了一种复杂曲面应变的工程算法,并分析了算法的计算精度。该算法借助有限元分析软件计算目标曲面上各个节点在模型受到载荷时的三轴主应变,算法核心是通过计算主应变在目标方向的贡献计算主应变的矢量合成,再利用矩阵运算软件批量计算矢量合成的结果,快速得到仪器结构模型受载荷时目标曲面上的应变响应。经过与第一性原则计算曲面应变结果的比较,确定该算法计算准确度。由于不限于曲面形状,该算法极大的增加了仪器结构的设计方式,提高了计算效率,为仪器设计与优化提供技术基础。然后,本文研究了钻压、扭矩测量的耦合现象,分析了耦合的原因,逐一分析了仪器结构、应变片粘贴精度、应变片长度等对于耦合现象的影响,找到主要影响因素,并在此基础上设计了一种钻压、扭矩的低耦合测量结构,从解耦的角度增强了仪器的测量精度与测量稳定性。最后,本文分别从测量系统的线性度与动态特性角度讨论了仪器的测量性能,找到仪器最高的有效测量频率。对于试验设备研制方面,本文分析了目前刻度装置的不足,通过对目前装置的大量测试,找到老装置改造存在如液压泵供压不稳、传感器存在严重电磁干扰等问题。本文针对上述问题设计了装置传感器的数字滤波方法,既可以消除高频电磁干扰,又真实的反映了液压泵供压的波动。在控制方面,本文首先对装置进行了系统辨识,利用多组激励信号得到系统的二阶模型,并通过残差的相关性验证了辨识结果。然后,本文利用装置的自稳定特性有针对的设计了控制方法,即低频段利用内模控制消除液压泵波动的影响,高频段利用装置的自稳定性实现其快速向正弦波激励稳定。该研究对井下工程参数动态测量仪器的最终研制具有参考价值。