石油是重要的战略资源,不可再生。测井是石油勘探开发的重要环节,测井资料是评价油气层、估计油气储量的主要依据。寻找一种高效的无线测井系统并完成其硬件实现,在理论研究和工程应用上都是十分有价值的。本文主要研究利用超声波在钢管中进行通信的可行性,分析了超声波信号在信道中的衰减、临界角和传播距离问题,给出了压电陶瓷换能器等效模型,指出选择合适的材料对换能器进行声学匹配可减少超声波在声学界面处的反射,证明了超声波在钢管中传输不存在临界角,初步估算超声波信号能够在长度为48m的钢管中传输。采用中继传输模式设计通信系统,选用二进制频移键控(Binary Frequency Shift Keying,2FSK)的调制方式和差分检波的解调方式,详细地论述了系统总体框架及内部模块设计,重点介绍了功率放大电路、匹配变压器和自动增益控制电路(Automatic Gain Control Circuit, AGC)电路的设计,用Multisim软件对各个模块仿真,制作PCB电路板实现各模块功能,并进行测试验证,在系统中嵌入异步串行接口,完善了系统的模块化设计,方便了后期的测试工作。最后,对超声波数据通信系统进行了通信测试,换能器发射功率为0.35W,无误码,数据传输速率300～600bps可调,超声波信号在空气中能够传播1.2m,在长度为1.8m的方形木材中准确无误的传输数据,钢管中通信时,能够在长度为2.4m的钢管中进行通信。根据透射理论计算,若进行单层声学匹配,发射功率为0.35W时,该系统在钢管中的通信距离至少为56.823m。实验结果表明：超声波在质疏的介质中衰减较大,在质密的介质中衰减较小,利用超声波在钢管壁中进行数据传输是可行的。