基于声学反向散射原理的水体悬移质泥沙测量技术是获取实时河流悬移质泥沙数据的重要手段。相比传统的采样测量技术,其具有实时无侵入、高分辨率以及可测量剖面等优势。但是,该技术目前仍然存在许多问题:如泥沙粒径难以求解,反演算法鲁棒性低,气泡等因素对声学泥沙测量的影响未知等。论文从声学悬移质泥沙测量技术的原理,算法,仿真,系统和实验五个方面入手,对其若干关键问题进行探究,旨在探索更准确的声学悬移质泥沙测量技术,论文主要成果如下:(1)论文研究了逐层迭代算法,基于水体分层的思想,逐层迭代求解泥沙浓度和粒径。仿真表明,在测量误差较小时,逐层迭代算法能较准确地求解由于声波粒子散射衰减导致的隐性反演方程。由于误差也会逐层累积,对于测量误差较高的情况,逐层迭代算法反演误差较大,鲁棒性较差。(2)为解决逐层迭代算法鲁棒性较差的问题,论文研究了显式求解算法。通过将反演方程转化成算子方程,进行矩阵计算直接求得整个剖面的浓度解。仿真表明,当测量误差较大时,显式求解算法较逐层迭代算法能更加准确地反演泥沙浓度。(3)为同时测量泥沙粒径和浓度,论文研究了多频反演算法,利用不同频率的声波对于同一片水体进行测量,将不同频率测量获得的参数方程联立求解。仿真表明,多频反演算法能较准确且同时反演出泥沙粒径和浓度剖面。(4)为进一步提高反演算法的鲁棒性,论文提出了频率优选方法,并首次将正则化反演方法应用于声学泥沙测量技术。仿真结果表明,根据泥沙状况选择合适声波频率进行测量可有效减低测量误差。同时,通过在反演方程中加入范数,将反演方程转化成良态方程求解也可以有效降低测量误差。频率优选和正则化均能提高反演算法的鲁棒性。(5)此外,论文设计和实现了一套初步应用于实验室的多频声学测沙系统,并进行实验室实验以验证了部分仿真结果。结果显示,在低浓度和小测量距离的情况下,对于均匀泥沙浓度的水体,回波电压平方与测量泥沙浓度成正比,符合前文结论。