基于声学的水体悬浮颗粒测量是研究水中悬沙浓度分布、迁移等特征的重要手段。相比于传统的悬浮颗粒观测技术,基于声学的方法是一种非干扰式剖面测量方法,这种方法操作简易、测量数据具有较高的空时分辨力,近年来受到越来越多的关注,但其涉及的声信号处理技术相对复杂。论文针对声学反向散射技术运用在水体悬浮颗粒浓度剖面测量过程中的若干问题开展研究,旨在探索有效的悬浮颗粒浓度声学反演方法。声学反向散射测量方法的基本原理为：发射换能器发射短时声脉冲信号照射水体,水体内悬浮物质散射声能,接收换能器记录沿着发射的反方向传播回来的回波信号；回波信号携带了悬浮物质的物理特征,通过声学反演的方法可以从中获取相关物理特征参数。在声学测量过程中需要特别考虑悬浮颗粒自身对声波造成的衰减,以及悬浮颗粒大小和浓度对散射声能量的联合贡献等问题。论文针对声波散射的衰减特性,分别介绍其几何扩展衰减与吸收衰减,并分别从效声学截面积和散射形式函数两个方向对悬浮颗粒的散射特性进行探讨。在此基础上,论文首先以宽带声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Pro-filer,简称ADCP)为例,介绍了一种宽带水体散射回波的构建方法,即通过对宽带ADCP测量过程中的发射信号、声波传播过程的能量变化进行分析,在频率域对各个频率分量分别进行处理,最后利用傅里叶合成重构水体的反向散射回波。通过仿真分析表明该方法构建的散射回波在统计意义的角度与实测环境信号有较好的一致性。论文对基于声学反向散射的悬浮颗粒浓度和粒径的反演方法进行了研究,根据测量频率的使用情况将其划分为单频和多频反演技术,主要探讨单频浓度反演中的衰减修正问题、双频浓度反演方法以及多频的粒径反演方法(能量比算法、差值算法和最近邻算法)。论文同时从多参数优化的角度出发,探讨粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,简称PSO)在悬浮颗粒反演方面的应用。通过对仿真数据进行反演分析,探讨300kHz单频浓度反演算法,200、300、500kHz多频率粒径和浓度反演算法的性能。最后介绍一种专用水体特性剖面测量系统的实现方案,包括系统整体架构、电子硬件模块设计、软件设计等。通过利用宽带ADCP与研制的试验系统进行多次的实际海洋环境数据采集,并对采集数据应用论文所研究的算法进行处理分析,验证了系统方案与算法实现的有效性。