由于语言音位系统的语音范畴的声学空间与感知空间的不一致，以汉语为对象，探索语言音位系统的语音范畴的声学空间距离与感知空间距离的关系显得十分重要。研究发现，人耳对汉语声母的感知能力明显弱于对韵母的感知能力，以往针对汉语声母的研究主要通过主观测试获得不同声母的听感混淆，进而基于语音学分析采用数学方法计算得到。本文探索了声学参数与言语感知的相关性，定义了汉语声母的声学距离与感知距离，给出了二者的数学描述，建立了二者的单调相关关系，提出了使用斯皮尔曼等级相关系数作为量化评价二者相关关系强弱的标准，在探讨了汉语声母的声学特征与其感知特性的基础上，本文将感知线性预测系数与时域特征参数相结合，提出了一个客观描述汉语声母声学距离的数学公式，该公式描述的声学距离与感知距离间呈现出了较强的单调相关性。首先，本文通过比较现有的语音信号的不同声学特征描述，分别使用不同声母样本的梅尔频率倒谱系数和感知预测系数和已有的类间、类内距离度量方式进行声母的层次聚类分析，找出了能够在声学空间内较好度量声母声学距离的特征参数组合以及类间和类内距离度量方式，进而定义出声学空间内不同声母间的声学距离。然后，本文定义了感知空间内不同声母间的感知距离，通过言语测听实验得到的混淆矩阵计算出了不同声母间感知距离的具体数值，提出使用斯皮尔曼等级相关系数作为量化评价两种距离单调相关性强弱的标准，并设计实验验证了用所选的特征参数和距离度量方式描述声学距离的合理性。最后，本文采用同样的方法找出了时域内使两种距离单调相关性最强的特征参数，并以所选的时域和频域特征共同描述声学距离，提出了一种新的描述声学距离的数学公式，实验结果验证了该公式的合理性与稳定性。本研究为音节级协同发音时的声学空间描述与感知研究提供了基础，同时在本基础上有望发现新的声学特征描述。此外，本研究也为汉语言语测听时词表的等价性评估提供了理论和技术支持。