在自主音段音系学的理论背景下，声调被看成是与音段平面平行的一个独立的系统，具有“自主性”。声调由更小的单位构成，即调素，调素是最小声调单位。从1998年林华教授提出“调素”论以来，学者们围绕“调素是否等长”、“边缘调素脱落论”、“低调制约规则”、“轻声中调素表现”、“调素理论在语音合成中的应用”等问题展开研究，取得很多成果，但多缺乏实验论证。本文采用声学实验和听觉实验的手段研究普通话声调的调素，分析单字调、双字组中的前字、轻声的调素表现，研究各调素的时长关系和音高关系。　　 本文分五章。　　 第一章综述调素的研究现状和汉语感知实验的研究情况，确立声调的承载段是去除弯头降尾的调型段，重点介绍本文的实验方案；解释“受试者”、“可懂度”、“自然度”等术语，对文中的听辨项目进行说明。　　 第二章研究普通话单字调中的调素，说明边缘调素（首调素和尾调素）对语音的自然度影响很大，中调素对语音的可懂度影响很大。根据各调素在辨别声调时所起作用的大小，把中调素称为“核心调素”，边缘调素称为“非核心调素”，得出普通话单字调的内部构造：弯头段+非核心调素段（首调素段）+核心调素段（中调素段）+非核心调素段（尾调素段）+降尾段。其中，非核心调素段与核心调素段的时长不相等，“不等值调素说”成立。通过音高分析得出，普通话每个声调都包含三个调素，各调素都是平拱，具体表示为：阴平HHH、阳平MHH、上声LLM、去声HML。　　 第三章研究双字组中前字的调素表现，说明不变调的双字组中，前字声调保留三个调素，它们时长不相等，前字未脱落调素，声调内部构造模型与单字调的构造模型相同；前字音高没有发生变化，每个调素都还是平拱。变调的双字组中，前字声调只包含两个调素，它们时长不相等，尾调素在连读时脱落；前字音高发生变化，但每个调素还是平拱。“边缘调素脱落论”在普通话中的适用范围有限。　　 第四章研究轻声中的调素表现，证明非轻声变作轻声是由于核心调素的失落。轻声具有底层调值，是一个低调L；轻声在普通话四声后的表层调值分别是：　　 HL、HL、HH、LL，都由两个调素组成。轻声从底层调素到表层调值的转换过程中，先经过调素失落阶段，然后在同化和异化综合作用下，形成轻声的四种表层调值。　　 第五章研究调素的应用。将调素理论应用于语音合成，合成的语音具有较好的可懂度和自然度。讨论调素标调法，认为用调素标调体现了声调的音区特征、曲拱特征和顺延特征。