海底沉积物声学特性的研究在经济建设与国防等领域均具有重要的意义。海底沉积物声学研究的主要声特性参数包括：声速、声衰减。目前沉积物声学特性的主要研究反映的是整段沉积物样品的综合效应,无法在微观结构上研究沉积物细致的声学特性数据。因此,为满足海底沉积物微观声学特性研究需要,在本研究组前期研究的基础上,本文改进了以声波探针为传感器、复杂可编程逻辑器件为核心的多通道声信号测量系统,并进行了沉积物声学特性小距离测量研究,获取沉积物样品小距离横截面间的声传播信号。论文介绍了海底沉积物测量系统研究现状,包括原位测量系统与实验室测量系统。概述了海底沉积物的主要声学特性以及沉积物样品的制作。针对本实验测量原理,分析了沉积物声速和声衰减特性的计算方法。系统包括结构定位子系统及采样测量子系统两部分。介绍了结构定位子系统的垂直移动模块和水平移动模块的原理和功能以及声波探针结构。通过分别对采样测量子系统的各个硬件模块介绍搭建了测量系统的硬件平台。硬件模块方面给出了超声波信号发射电路、超声波信号接收模块,详细介绍了数据采集模块的各个接口电路。软件方面编写了单片机控制AD9850频率控制字程序,给出了各个模块的程序流程图；对CPLD器件进行编程,将沉积物中的模拟声波信号转换为14位的数据量信号并存储在外部双口RAM中；采用VB6.0编写了上位机数据读取和处理程序,给出了其工作流程图。通过实验测量,求出两个声波探针的时间差。为了能更准确地表示沉积物的声学特性,对整个测量系统进行声速和声衰减的偏差校验。运用设计的声学特性测量系统,以40KHz的平面发射换能器和两个声波探针为传感器,进行了海底沉积物声学特性小距离测量实验。对采集到的声波信号进行分析处理,主要包括声速和声衰减特性。研究了声波探针在相同测量间距不同采样率下对实验测量结果的影响,对比分析声波探针在两个采样率下的测量结果发现声速和声衰减变化情况一致。结合实验测量过程中发现的问题和不足,提出海底沉积物声学特性小距离测量实验需进一步改进意见。