在地震物理模拟技术中,超声换能器常被当作震源使用,其声场特性影响着实验的操作与结果分析。地震实验的质量与换能器性能紧密相关,其声场特性影响着震源的选型与实验操作规划;同时,换能器与理想震源的声场指向性差异及边界条件等原因使得后期处理结果总是有一定的偏差。因此震源的声场特性对实验技术至关重要,但现阶段在地震实验领域还缺乏有效的震源声场研究设备;为了解决这一问题,本课题提出了水中换能器声场测量系统的研制方案。主要针对地震实验环境下超声震源的研究,首先分析了换能器声场特性参数与实验测量的方法,确立了系统框架与功能需求;然后按照框架先对系统的机械构架、定位机构进行了设计实现;再确立了采集、触发等多个硬件设备;最后,按照功能需求对系统软件进行了设计实现。在研制阶段,对运动定位模块做了精心设计,尤其高精度的传动系统设计满足了声场的精密测量要求;控制软件也实现了多线程交互控制,用户界面简洁易懂,能灵活实现多种运动流程采集任务。本文最后也对设备进行了一系列功能验证和给出了换能器声场测量的操作及数据处理方法,证明了该设备符合设计需求。