堤坝工程一直是我国水利工程最为重要的环节,防止堤坝发生管涌渗漏对人民的生命财产和安全具有重大贡献。在堤坝管涌检测中检测设备的水下测距功能对于堤坝管涌检测仪器来说十分重要,目前市面上的堤坝管涌检测设备普遍缺乏水下测深功能。因此,本研究采用水声换能器结合原有的堤坝管涌检测设备,弥补堤坝管涌检测设备在水下测深功能的不足,提高堤坝管涌检测设备测量的数据质量,保证探头能保持处于较好的测量状态,从而获得精准的探测水底深度。本研究利用超声波水下测距的方法,基于超声波相关理论及超声波换能器的应用,设计了一种高精度堤坝管涌水下定向测距定位系统。本设计研制的水下测距系统主要由硬件和软件两个部分组成,其中:硬件部分由系统控制模块、信号调理接收模块、发射模块、显示模块、电源模块等模块组成,通过设计相匹配的功放电路和相应的回波处理电路,解决了发射模块较难驱动水声换能器的问题并消除了杂波的干扰;软件部分提出了一种自适应脉冲测距算法,解决了由于距离不同而需要发射不同的脉冲信号的问题,并简化了硬件电路设计,完成了单片机脉冲输出程序、显示子程序、测距算法程序的开发,并给出了各模块的逻辑流程图。本研究所设计的仪器性能,经实际水域现场使用后,各项技术指标满足研究中所设计的要求,其中堤坝管涌水下测距定位系统测距的相对误差小于4%,最小检测距离为43cm,提高了探测系统在水下定位与探测的精度,增加了水灾防范与应急治理措施的智能性。