船舶综合电力推进系统是目前船舶动力发展的前沿方向,其中蓄电池储能技术及其能量管理模式研究是发展综合电力系统能量储存模块的关键技术。为了提高蓄电池的使用效益和寿命,保证其可靠运行,需要经常对蓄电池参数进行严格测量,以确保蓄电池组处于最佳的工作状况。铅酸蓄电池电解液是一种腐蚀性液体,其密度是反映铅酸蓄电池充放电状态的一个重要参数,而腐蚀性液体密度的快速、准确、在线测量恰是一个困扰此类工业行业发展的难题。本文利用超声波的快速响应和无损检测的特点,研究了一种基于声阻抗法的液体密度超声测量模型,以电解液为研究对象,期望实现一种针对船用铅酸蓄电池参数的在线、快速、精确的自动化测量方法。论文的主要研究内容和成果如下：(1)基于超声平面波的基本原理假设,建立了双分界面反射的液体密度超声测量模型。该模型采用双换能器和双延迟材的对称结构设计,其中一个换能器工作在脉冲回波模式,另一个换能器只作为接收换能器。研究了延迟材—液体分界面反射系数的表达通式,根据换能器上选取回波信号的不同组合,可对应不同方法确定反射系数。(2)针对于双分界面反射的液体密度超声测量模型,为其建立了超声传播的电声学系统等效模型。该模型以电—机—声动态类比为基础,建立了声学介质层的有损传输线等效电路,建立了压电层的受控源和传输线等效电路。研究了压电陶瓷、聚合物和液体三类材料特性与各自等效电路仿真参数的对应关系。(3)对仿真模型的回波信号特性进行分析,研究了一种超声信号处理的应用架构。在平均模式下对信号进行采集和采样—滤波—提取结构的预处理。利用时域互相关函数分析回波时延并计算声速,利用2范数频域积分分析回波幅度,并研究了超声数字信号的分析处理流程和等效数学模型。(4)研究并构建了液体密度超声测量的实验验证平台。研究了液体密度测量单元应用配置、测量不确定度、测量质量及系统特性评估方法和系统校正方法,并对密度测量实验结果进行分析。(5)利用液体密度超声测量模型进行船用蓄电池监测系统的设计。采用在线式铅酸蓄电池监测系统实现蓄电池运行状态参数的实时采集和监测。详细介绍了铅酸蓄电池监测系统的硬件和软件设计,并对测量结果进行分析。所设计的铅酸蓄电池监测系统其密度测量相对误差小于0.5%,能够满足快速、精确测量的技术要求。