无论是在电缆测井还是随钻测井方面,声波换能器结构和激励方式的改进都促进了声波测井技术的进步和重大演化,伴随着油气开发难度逐渐增大,随钻测井以准确性与实时性两大优势在测井市场迅速扩张,尤其在海上勘探中应用更加广泛。发射换能器是声波测井仪器的核心部件之一,其激发能量的强弱和工作带宽直接决定着测井信号的质量。不同地区的地层有着不同的固有频率,当声源激励频率与地层固有频率相近并且辐射出的声波能量足够强时才会测得丰富的地层信号;同时,宽频换能器激励技术的提出有望实现激励换能器或激励电路在单极、偶极等激励模式的复用,从而简化激励电路和多极子测井仪器。虽然在医用超声和水声工程领域,换能器宽频激励技术取得了初步成效,但其仪器设备不受空间限制设计更为灵活,并且多在换能器主频附近进行宽频激励研究,而在声波测井领域仪器空间有限,对宽频激励的频段、功率和电路结构更为苛刻,因此,大功率、宽频带声源激励技术是当前的技术难点,开展该领域宽频激励技术研究具有重大意义。基于此,本文针对声波测井压电换能器的宽频激励技术展开研究,首先设计出正弦声源激励电路,利用实际使用的随钻单极子发射换能器的阻抗分析数据,通过非线性回归拟合得出其多谐振等效电路模型;然后在ADS射频仿真软件中设计阻抗匹配网络并与换能器等效电路联合进行参数优化,将得到的阻抗匹配网络与变压器设计相结合在Maxwell有限元分析软件中建模仿真。最后将整个声源激励系统进行电路仿真和实验测试。仿真及实验结果表明以半功率点为分界线,本文所研发的宽频声源激励技术能够将换能器工作频带拓宽3.5倍、有功功率平均提高15 d B,大幅提升发射换能器的激励带宽和激励效率,提高测井仪器的适应性、探测深度和分辨率为后续声波测井仪器的优化升级提供了帮助。