南海已经成为二十一世纪为我国提供矿物资源、生物资源、旅游资源和航运的重要海域。建立海洋测量网,实现海洋从上至下的监测,对船舰航运、资源勘探与开采、地质灾害预防等具有重要的科学研究价值和实践应用意义。海底原位观测系统是整个海洋观测网的基础系统,其研究是海洋技术开发的难点和热点。为了实现海底沉积物声学特性的原位观测,设计海底原位声学观测装置,完成观测装置的运动状态测量、海底沉积物的声学物理特性测量、海底水的环境状态测量,从而为海底资源分布和海底状态变化的勘探提供系统装备。本文对海底声学原位观测装置的测量系统进行设计和研究,开展的主要工作内容如下:1.设计系统硬件单元及软件单元整体方案。进行核心控制芯片选型、通信方式和数据存储方式方案、温盐高深等传感器的选型与设计;设计加速度传感器检测触底、检测贯入深度的研究方案,进行仿真分析及验证。2.开发设计测量系统的整体硬件单元。完成了供电电路中的5V、12V升压电路、传感器通信电路和上位机通信电路设计和控制芯片选型,使用Altium Designer完成硬件电路PCB设计。3.开发设计测量系统的整体软件单元。实现上位机登录界面及主程序界面内容排布和后台的程序功能逻辑设计;完成下位机主程序、通信程序等模块程序的工作流程设计及具体的程序设计。4.提出并验证贯入深度和触底检测的方法。基于加速度传感器的深度计算方法进行仿真验证,解算误差小于3%;设计模拟海底原位测量设备贯入沉积物的过程,得到贯入深度检测误差在10%左右,验证加速度检测触底的方案可行,但有待提高。通过研究与设计,开发了装置运动状态测量、海底沉积物的物理特性测量、海底水的环境状态测量的海底原位声学观测装置的测量系统;解决了海底贯入深度测量的问题;通过功能实验,验证了海底原位声学观测装置测量系统的测量功能。