原位声学测试技术是当前国际海底沉积物声学研究的前沿和热点。国内研究相对较少。论文依托国家“863”计划“海底声学原位测试系统”,对多频原位声学探测,数据处理,原位声学正、反演,浅表低速层形成因素及其声学特性,杭州湾中尺度地声模型及原位声学特性与沉积物物理力学参数之间的关系进行了详细研究。建立了互相关双向极值速度提取方法并将小波变换首次应用到了原位声学测量数据处理中。通过杭州湾原位声学测量理论模型反演分析,探讨了各种海底沉积物模型的适用性,并对声波波场进行了正演。介绍了BICSQS模型,并将该模型首次应用到杭州湾原位声学测量反演中。首次从理论模型上对近岸浅表低速层的形成因素及声学特性进行了分析。在研究区域发现了一种不同于前人研究结果的中尺度地声模型,并详细研究了杭州湾原位声学特性与沉积物土工物理力学参数之间的关系。本文研究对海底声学基础理论、海洋近岸工程、海洋地质灾害和海洋军事都具有重要意义。