随着科学技术的发展,各类新型材料不断涌现,快速、准确地测定各类新型材料弹性常数在提高材料性能、改进生产工艺、确保器件安全可靠等方面发挥着极其重要的作用。相比其它材料表征方法,超声共振谱法（Resonant Ultrasound Spectroscopy,简称RUS）具有测量精度高、适用面广、不受材料形状大小限制等优点,可以用单一试样测得全套弹性常数,在材料无损表征中得到了广泛的应用。针对压电、薄膜等多种材料弹性常数的测量,本文设计并搭建了测量超声共振谱的硬件装置,并利用测得的超声共振谱进行逆运算得到了精确的弹性常数。对于硬件部分,提出了一种宽频带激励的方法,提高了超声共振谱的频率分辨率。软件部分,研究了本征频率的正向计算方法,介绍了群论在频谱拟合时的应用,并将群论推广到了层状结构,提出了用粒子群算法进行最优化拟合以减少迭代次数。为确保设计的可行性,本文基于有限元的方法对超声共振谱进行了计算及误差分析。主要分析了试样大小、预紧力、试样夹持角度等因素对测量精度的影响,并提出了相应的改进措施。针对现有的超声共振谱仪器无法测得薄膜c₃₃、c₄₄等弹性常数,本文提出了一种新型试样设计方法,即在试样的衬底上腐蚀一个小孔,从而人为构造出许多薄膜相关的模态,使得c₃₃的灵敏度系数从5%提高到了400%,c₄₄的灵敏度系数从0.1%以下提高到了30%。最后,搭建了超声共振谱仪器,分别用宽频带激励和窄带激励测出了铝块的超声共振谱,进而用粒子群算法逆运算得到了弹性常数,初步验证了仪器正、逆运算算法的快速收敛性及准确性。