声波是目前唯一能进行水下远程探测、通讯的信息载体,因而水声技术在人类探索海洋、开发利用海洋、海洋军事防卫等方面扮演着举足轻重的角色。水声信号常常伴随有非线性和非平稳性,而黄鄂博士提出的Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang Transform, HHT)是一种针对非线性、非平稳信号分析的有效手段,所以本文主要致力于HHT方法在水声信号处理领域中的应用的研究,内容主要集中在以下三个方面：首先是探讨HHT的物理意义及其工程实现中的相关问题；其次是HHT在矢量信号处理中的应用研究；再次是利用HHT方法进行了混凝土缺陷检测识别的可行性研究,通过实测数据的分析,检验了该方法在水声信号处理中的应用效果。据此,本论文的所做工作如下：1.HHT技术的概念及其实现问题研究。针对HHT中所用到的重要概念做了详细的阐述,其中包括瞬时频率、单分量信号与多分量信号、时间尺度和本征模态函数(Intrinsic Mode Function, IMF)的概念。详细说明了经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)方法和希尔伯特谱,对EMD实现过程中涉及的曲线拟合、边界点预测、停止准则等做了讨论。2.EMD在水声信号处理中的实用性研究。针对利用EMD进行信号分析可能遇到的几个问题进行了讨论,并利用仿真数据作了验证。主要包括以下三个方面：(1)根据白噪声在EMD下的统计特性——IMF的能量密度和其对应的平均周期的乘积是一个常数,提出了一种自适应去噪算法。通过仿真验证,该方法取得了很好的去噪效果,该方法的优点是不存在参数选择的问题。(2)利用EMD对双音信号(两个纯音信号和)的分析,进行了对EMD频率分辨力的研究,给出了EMD能够正确分离双音信号的条件。(3)针对EMD中可能出现的模态混叠现象,提出了一种新的处理办法,即利用差分运算结合累计求和分离混叠模态；并进行了实际数据仿真分析,取得了比较好的结果。3.讨论了HHT在矢量水听器信号处理中应用的几个问题。对复数EMD的三种实现方法——正负频率法、差分向量法、投影法进行分析对比,说明三种算法在实现上的利弊。然后将其应用于矢量水听器多目标方位估计,并且讨论了不同合成矢量信号的方法对复数EMD的影响,得到了不同信号形式的适用条件。4.HHT算法应用于混凝土模型缺陷目标检测与识别的可行性研究。结合坝体缺陷检测课题,设计了一个实验系统,对模拟的混凝土缺陷模型回波信号进行采集和存贮,利用EMD和其他算法对实验数据进行分析,提取了回波信号特征,实现了对混凝土模型缺陷的初步识别。