在当前世界范围内的海洋大开发背景下,我国作为一个海洋大国,对于海洋领域的观测、研究设备的需求越来越迫切,其中,海洋声纳设备作为十分重要的领域更为受到重视,其在国防、科研和渔业等领域都应用广泛。这些设备的精确与否受到海水中声速、温度和深度等条件的影响,因此,实时获取海水剖面的各项数据显得十分重要。本文的研究目的是完成一套基于时间飞跃法(Time of Flight,TOF)的高精度声速剖面仪,其中主体是声速测量部分,温深(温度、深度)数据则通过独立模块进行采集。该剖面仪能够对不同海域的剖面数据进行实时分析和测量,最终得到该海域的声速,温度以及深度数据。本文在考虑了各种声速的测量方法后,选择了利用STM32F407作为主要芯片配合高速AD采样得到测量数据,利用时间飞跃的原理最终得到海水中声音的传播速度。论文中所涉及的工作主要包含以下几个方面:(1)分析影响声音在海水中传播的因素,综合国内外海水声速测量的研究现状,对比各个方法的利弊,提出基于时间飞跃法的声速测量方法。(2)根据时间飞跃法测量超声波传播时间的原理,设计了基于STM32F407内核以及ADS901高速AD采集芯片的海水声速测量的硬件系统,通过调试与整理,实现对海水中声速的高精度测量。同时设计了基于ATmega64内核的温深测量模块,最终完善声速剖面仪的整体硬件设计。(3)完成系统软件部分的设计,其中包括对声速模块和温深模块的时序及使能控制,模块间通信,剖面仪与上位机间的通信,以及声速计算的算法部分,最终通过数字信号处理的相关方法提高测量过程的精确度以及稳定性。(4)对最终实验的结果进行分析,验证系统的整体精度。最终实验验证,该系统符合预定精度要求。