海洋声场干涉结构是指声波在海洋传播过程中的干涉特征，表现为频域、空间域及时域的亮暗相间条纹结构，是近几十年来水声领域的研究热点，可用于水声探测、环境参数反演、声纳阵列信号处理等领域。　　目前预报海洋声场常用的声场模型有简正波模型、射线模型、抛物方程模型、快速场模型及全波动方程模型等，而简正波理论模型与射线理论模型物理概念尤为清晰。对于深海低频声场，由于基于简正波理论的有效简正波号数较多，难以从简正波干涉角度详细刻画声场干涉结构;而射线理论模型由于经多次海底反射的声线幅度较小可忽略，实际上对于声场影响较大的声线数目不多，更便于分析深海声场干涉结构。　　本文基于射线声学理论，围绕深海声场干涉结构进行了探索性研究。开展了深海声场直达声作用区、影区和会聚区的干涉结构和波导不变量等基础研究，同时进行了基于深海声场干涉结构的海底参数反演应用研究。主要研究内容及贡献如下:　　1、基于射线理论分析当声源与接收水听器位于深度较浅的表面附近时声源激发的典型深海声场频率-距离干涉结构。该条件下的声场随距离划分为直达声作用区、影区和会聚区。在直达声作用区内，由直达声线与海面一次反射声线形成声场干涉结构，固定距离处频率域干涉周期为此两条声线到达时间差的倒数，因而波导不变量与该到达时间差有关;在影区内，由声源-海底-接收点、声源-海面-海底-接收点、声源-海底-海面-接收点和声源-海面-海底-海面-接收点四条声线形成声场干涉结构，固定距离处声强随着频率具有两种干涉周期，分别随着声源深度、接收水听器深度的增大而减小，因而波导不变量与声源深度、接收水听器深度有关。在会聚区内，由未经海底反射的水体反转声线形成至少三种明显的干涉条纹。第一种干涉条纹斜率大、频域间隔大，波导不变量小于零;第二种干涉条纹斜率大、频域间隔大，波导不变量大于零;第三种干涉条纹斜率小、频域间隔小，波导不变量小于零。数值仿真验证了直达声作用区、影区和会聚区的声场频率-距离干涉结构;深海实验验证了影区的声场频率-距离干涉结构。　　2、提出了一种当声源与接收水听器分别位于海面与海底附近时匹配声场干涉周期反演深海沉积层声速与厚度的方法。该声场周期结构由直达波与海底沉积层反射回波干涉形成，其干涉周期受沉积层声速和厚度影响，通过匹配实测与理论计算的声场干涉周期可有效反演沉积层声速和厚度。开展了深海实验验证，利用水听器接收到的近距离船舶噪声的声场干涉条纹，反演得到实验海域海底沉积层声速与该海域海底表层采样平均值差小于20 m/s。数值仿真与实验结果表明该方法可以有效反演沉积层的声速与厚度。　　3、提出了利用脉冲信号到达时间结构反演深海海底声学参数。对于脉冲信号，若海底具有明显沉积层与基底分层，则接收信号中包含沉积层与海水界面和其与基底界面反射的脉冲，两者具有一定到达时间差，该到达时间差与沉积层厚度、声速以及收发距离有关，利用该到达时间差随收发距离的变化情况反演沉积层厚度与声速。深海声学实验验证了该方法的有效性。