在煤矿煤层气开采和瓦斯排放相关技术中,常搭配小尺寸钻具组合。小尺寸井眼不仅可以显著减少开采成本,还是超深井钻探的必由之路。小井眼井技术发展需要相关配套工具共同推动,各类型小尺寸测井仪器更不可或缺。超声成像测井技术是利用反射的超声回波作为信息载体,可用于探测裸眼井的孔洞、裂缝以及岩性,也可用于检测套管井的套管形变、固井质量等方面,是现代测井技术的重要研究领域。先进的随钻测井技术一直被国外实力强劲的测井公司所垄断,而国内相关研究尚处于起步阶段。在煤矿安全生产领域中,对于小井眼用的随钻测井仪器研制需求也迫在眉睫。因此,适用于小尺寸井眼的随钻超声成像测井技术被提出。本文从超声成像的基本原理探究出发,调研国内外超声成像测井仪器的主要组成部分,挑选高效的小尺寸电路系统方案,最终设计出一种适合仪器外径低至89mm的小尺寸井眼的超声成像测井仪器的电路结构。本文将对所设计电路系统中的一系列重点技术予以阐述,主要包括以下三个方面:一是在分析超声换能器材料及激发原理的基础上,通过对比多种方案,最终筛选出简单可靠的高压电源(±50V)方案;二是选择了超声换能器高压脉冲的驱动方案。文章研究和借鉴行业中其他公司和科研院所的设计思路,最终选择了一对互补型高速(60MHz)、耐高压(200V)、低阻值(8Ω)的MOS管开关作为关键控制芯片;三是分析超声回波信号特点,设计了合适的信号调理方案,主要包括信号限幅、放大、滤波、差分传输等措施,将超声回波信号完整、无失真地保存下来。最终,设计了一套基于STM32H750单片机的超声成像测井电路系统,激发了250k Hz压电型超声换能器,得到包络清晰的超声回波数据,满足煤矿钻孔实际测井要求,具有工程应用意义。