随钻密度测井仪是一种利用伽马射线与地层物质反应产生信号,对产生的信号进行采集、处理、存储、上传,从而得到地层评价所需参数的仪器。能谱采集存储模块是仪器的核心模块之一,可以对探头探测到的信号进行采集、处理、存储。能谱采集存储模块包含模拟电路部分与数字电路部分,其中模拟电路是峰值检测电路,用于检测探头输出波形的峰值,便于后续采集。本文分为方案设计、设计实现、设计验证三个部分。首先结合随钻密度测井仪的整体结构与工作流程,分析能谱采集存储模块的设计需求,设计能谱采集存储模块的结构,确定能谱采集存储模块的工作流程。其次,由能谱采集存储模块的需求出发,根据峰值检测电路的原理,提出一种新的峰值检测电路思路,并根据该思路设计一种峰值检测电路。由能谱采集存储模块的结构与工作流程,确定FPGA+MCU的硬件框架,设计能谱采集模块与存储模块的硬件电路,包括主处理器模块、FPGA模块、ADC模块、通信模块、供电模块、存储模块。根据硬件电路,设计能谱采集模块与能谱存储模块的软件逻辑,包括AD控制模块、能谱绘制RAM模块、扇区信息模块、通信模块、存储基本操作模块、状态机和控制信号生成模块、校验模块、坏块管理模块、存储上层模块。最后,本文通过仿真,验证所设计的峰值检测电路性能,并与传统峰值保持电路性能比对。设计系列实验,测试能谱采集存储模块的信号采集与能谱化功能、通信功能、能谱数据存储功能,并将能谱采集存储模块与探头、高压板、方位板、井径板连接,进行联合测试。结果表明,随钻密度测井仪能谱采集与存储模块的设计达到了预期目标。