本文详细地分析了国内外近场声全息技术研究的历史和现状，对其中的Helmholtz方程最小二乘(HELS)法与波叠加(WSA)方法进行深入的研究，采用理论结合仿真分析的手法对这两种声场重构算法的原理、实现过程、特点及存在的问题进行了详细的分析，并针对某些问题提出了改进方案。在此基础上，充分结合这两种方法的优点，以重构精度及实际应用为出发点，提出一种新的声场重构方法——球面波源叠加法。该方法的基本思想是：将声源体的辐射声场表示为一系列以声源体内若干个虚源点为中心的球面波源的线性组合，其组合系数通过匹配场点的声压来获得。该方法在理论上结合了现有的波叠加方法与HELS技术的理论基础，弥补了这两种方法的不足。仿真分析与实验研究的结果验证了球面波叠加法是一种更为稳健、普适性更强的声场重构新方法。具体研究有以下几点： 一、首先探讨了声场重构技术的研究意义，回顾和分析了近场声全息技术的发展历史和研究现状，详细讨论了现有近场声全息技术的实现方法和各自所具有的优缺点，明确了需要解决的问题，确立了本论文的研究内容。 二、介绍了声辐射问题的基本理论，对声辐射定解问题的求解方法进行详细地讨论：探讨了在直角坐标系中的解析解求取方法，诠释了平面声全息的基本原理；分析了球面坐标下波动方程的解的特性，并提出正交球面波源的概念，为HELS方法奠定理论基础；详细推导利用边界Helmholtz积分方程求解的方法的全过程，并得出边界Helmholtz积分方程，揭示了波叠加方法的理论根源。 三、对HELS方法的理论进行了深入研究，提出了一种改进的HELS方法。详细介绍HELS方法的相关理论和实现方法，包括正交球面波源的构造、方法的离散化、展开系数的确定及最佳展开项数的选取等关键技术。并以脉动球声源和摆动球声源为应用实例，通过数值仿真研究分析了HELS方法重构声场的特点。在此基础上，针对测点数目及展开项数的确定问题和最小球面内部问题提出了改进的措施，并通过实例仿真验证改进后的HELS方法的有效性。探讨了HELS方法对任意形状声源的声场重构问题。 四、详细地介绍了波叠加方法的相关理论和实现方法，包括波叠加积分方程、波叠加方法的几种基本形式、相应的非唯一性问题以及数值实现方法，并用数值算例验证了单层势形式在以虚源面为边界的Dirichlet内域问题的特征频率和双层势形式在Neumann内域问题的特征频率处存在解的非唯一性问题，阐述了用波叠加方法进行声场重构的基本步骤。并以两个脉动球声源为对象，采用仿真分析讨论了虚源点的数目、位置及分布形状对重构结果精度的影响，探讨了波叠加方法的不稳定性。 五、首次提出了一种新的声场重构方法——球面波源叠加法，并提出采用奇异值滤波法或Tikhonov正则化方法稳定重构过程，抑制误差影响。根据HELS方法与波叠加方法的理论基础和二者之间的联系，建立了球面波源叠加法进行声场重构的数学模型，并分析了重构过程对全息面上声压测量误差的敏感性；为了抑制误差的影响，文中提出采用截断奇异值滤波法或Tikhonov正则化方法稳定重构过程，即对传递矩阵各奇异值分解项进行加权滤波，滤掉其中对测量误差非常敏感而又对重构结果贡献小的项的影响，从而确保了重构结果的有效性。最后，通过仿真分析研究了该方法对任意形状声源的适用性、稳定性，以及正则化方法抑制声场重构中的误差的可行性和有效性。 六、以单个、两个及三个音箱声源为实验对象，应用球面波源叠加法结合正则化对音箱的声场进行重构，验证了球面波源叠加法在重构声场，以及正则化方法在控制全息面上复声压测量误差对重构结果影响的可行性与有效性。