声波测井在油气藏和非常规油气藏描述方面发挥着越来越大的作用。声波测井换能器作为声波测井仪器的核心部件之一，其性能好坏直接关系到测量数据的可靠性。因此，根据被测地层的特性，研制高性能的声波测井换能器不仅可以提高测井数据质量，以便更准确描述油气藏，还能进一步促进声波测井的应用。　　本论文针对声波测井发射换能器，基于有限元方法，研究了用于电缆声波测井的三叠片型换能器和用于随钻声波测井的圆管型换能器。为了提高换能器耐高温性能和发射性能，本文提出了对这两种类型换能器的改进方法，具体研究内容如下:　　第一、用于电缆声波测井的三叠片型换能器研究和改进　　(1)本文计算并对比了双叠片振子前三阶弯曲振动谐振频率的解析解和有限元数值解，其结果基本吻合，证明了有限元方法的有效性和准确性。当双叠片振子长度、宽度满足不同数量关系时，弯曲振动的谐振频率和电导值计算结果表明，长度和宽度尺寸相同时，弯曲振动耦合最强，电导值最大。　　(2)针对实际应用中使用的三叠片换能器一阶和三阶弯曲振动模态，本文计算了换能器结构参数、材料参数和边界条件改变对弯曲振动谐振频率和电导值的影响。由此得到了调整一阶和三阶弯曲振动谐振频率以及提高电导值的方法。　　(3)为了提高三叠片换能器耐高温性能，同时进一步降低弯曲振动谐振频率，本文提出了在三叠片换能器长度方向中心线处开缝的改进方法。计算了分别改变压电陶瓷片长度、金属基片长度和缝宽尺寸，三叠片、开缝三叠片和开缝五叠片的前三阶弯曲振动谐振频率和电导值变化规律，计算结果表明:三种叠片结构换能器弯曲振动谐振频率和电导值随各结构参数变化有相同的变化趋势。由计算所得谐振频率变化曲线可以确定谐振频率极小值所对应的尺寸，据此可以设计更低频的弯曲振动换能器。　　第二、用于随钻声波测井的圆管型换能器研究和改进　　(1)利用压电圆管的呼吸模态周向无指向性特点，仿真并制作了单极子发射换能器，测试了该换能器发射性能，测试结果与仿真结果基本吻合。仿真与测试结果表明:换能器满足单极子指向性要求，且谐振频率符合随钻单极子测井需求。　　(2)针对圆管型换能器仅工作于单一呼吸模态，且呼吸模态谐振频率附近无其它谐振峰，导致频带宽度有限以及发射效率不高的问题。本文提出了一种改进结构:即在压电片内表面附加一弹性结构层，以激发可用于单极子声波测井的轴对称弯曲振动模态。仿真结果表明:弯曲模态电导值大于呼吸模态电导值。实际应用中选择激励换能器弯曲模态能有效提升发射效率。进一步降低弯曲模态谐振频率，使弯曲模态与呼吸模态耦合，能有效拓宽换能器频带。　　(3)系统计算了改进后的压电圆管型换能器发射性能，分析了换能器呼吸模态和弯曲模态谐振频率和电导值随结构参数和材料参数的变化规律。计算所得结果为设计不同谐振频率和较好发射性能的换能器提供了有效途径。