近年来，涉及颗粒悬浮物浓度的测量问题正日益引起人们重视，水利水电工程建设、水文观测预报、工业取水等许多领域都十分需要对河流、湖泊等水体含沙量和淤泥的即时检测和监测，随着我国现代工业的迅猛发展以及质量环保意识的提高，对气力传送和水煤浆等悬浊混合液的管道传送、化工和制药业各种乳剂生产中颗粒浓度的监控等，都需要无浸入、无扰动地测量悬浮物浓度。各种浓度测量方法中，声学法较为方便、准确、实用，对流体自身特性基本没有影响，可以长期、在线、不间断地检测和监测被测溶液指定断面的悬浮物浓度。 目前的声学方法对低含沙量(浓度<10kg/m<3>)的测量较为准确，但高泥沙含量的浓度测量研究并不十分理想。本文旨在探究含沙颗粒悬浊液的声学传输原理、声信号处理方法、特别是高浓度含沙量的声学测量方法，并根据所研究的理论模型，试制了相应的含沙量浓度观测设备。 本文主要开展了以下几方面的研究： (1)研究悬浮物声参数与其浓度之间的理论关系，从信号传输角度分析悬浮物声散射的信号传输机理，把现有悬浮物浓度测量理论中忽略的多次散射、声衰减、各种检测干扰等作用纳入声传输的卷积模型中，认为在信号检测过程中，对于高浓度悬浮液中距离测量换能器较远区域的真实背向散射信号，要经过检测系统响应、声程介质的多次散射等作用传输影响后，才被检测系统接收并输出实际测量信号。对声程介质的影响提出了改进的声传输卷积模型。 (2)分析了传统维纳逆滤波解卷积算法对噪声适应性不理想的原因，提出一种改进方法，利用检测系统信噪比先验知识，进行频域解卷积处理，在此基础上，对检测系统频带内的处理结果建模，插补估计出频带外受噪声干扰影响较大的数据，然后再变换到时域。计算机模拟及相应实验结果表明，这些改进方法较为理想，具有较强的噪声适应能力。 (3)探讨利用超声背向散射信号测量悬浮物浓度的方法，根据悬浮物背向散射强度与浓度之间的关系，估计悬浮物浓度分布。用归一化浓度探讨悬浮物浓度测量中各种干扰对浓度反演结果的影响，理论探讨和仿真实验表明检测系统和声程介质的响应是主要的影响因素。 (4)对实际测量信号，应用本文提出的改进维纳逆滤波解卷积方法除去检测系统和声程介质响应的卷积影响，得到真实散射信号的最佳估计，推算背向散射强度，求出悬浮物浓度，与直接用实际测量数据推算出的浓度估计相比较。实验结果表明，在高浓度悬浮物的情况下，应用本文提出方法所估计的散射系数与悬浮物浓度之间仍然近似是正比关系。 (5)根据本文提出的浓度测量方法，试制了一套可以贴近实用的基于FPGA控制的含沙量观测检测设备，对理论算法的仪器化做了尝试。 实验表明，从含沙悬浊液超声传输机理出发，利用改进的声传输模型，把声程介质及检测系统对悬浮物真实散射信号的影响纳入卷积过程是可行的。通过从实际测量信号中恢复真实散射信号的最佳估计，反演出背向散射系数，可以提高悬浮物浓度估计的准确性和测量范围，降低对检测系统的校准定标要求，并应用于含沙量测试仪器中，具有一定的理论和实际意义。