由于雷场环境的复杂性和地雷种类的多样性,地雷的有效探测一直是一个世界性难题,尤其是塑料地雷因为与土壤环境的电磁特性差异较小,难以被最常用的探雷工具——金属探测器有效探测。自20世纪90年代,联合国地雷行动处及其他国际人道主义机构联合号召研发有效的探雷技术以来,涌现出了多种基于不同原理的探雷方法。其中,基于地雷的顺性较大这一机械特性的声-地震耦合探雷方法,在金属、非金属地雷的探测上均已表现出良好的应用潜力,但距离实用化的探雷工程系统仍需做大量研究工作。本文基于声波和地震波理论对声-地震耦合机理进行了系统分析,用基于传递函数的数值方法对雷场土壤环境因素之于探测信号特征的影响机制进行了参数化分析,进一步丰富了声波探雷理论体系。自主设计并搭建了接触式声-地震耦合探雷、声-光探雷信号特征研究、声-光探雷工程研究等三套实验系统,取得了较好的实验结果,为声波探雷工程系统的研制提供了实验基础和模型借鉴。同时,本文还针对一种基于加速度计的新型探雷针提出了优化设计方法,并在此基础上提出了一种智能探雷针的设计方案,为解决声波探雷方法在某些特定雷场环境下的探测局限提供了一种多传感器融合的参考方案。本文的主要工作及创新点如下:(1)基于声学和地震波理论,对声-地震耦合探雷原理进行了系统分析基于透射、反射等声学和地震波原理,对声波耦合到土壤中形成地震波的声-地震耦合机制进行了系统性分析。声-地震耦合过程所形成的慢纵波主要在土壤的流体相成分中传播,在遇到与土壤流体相成分的阻抗率相差较大的地雷时,会发生强烈反射,同时激励顺性较大的雷盖产生显著的谐振特征,引起其地雷上方的地表振动特征发生明显变化,进而能被高灵敏度的振动传感器检测和识别。(2)基于数值分析方法,研究了雷场土壤环境对声波探雷信号特征的影响机制推导了声波探雷模型的传递函数,通过实验测定了其中的相关参数,在此基础上针对土壤的力学特性和埋设深度等雷场土壤环境因素之于声波探雷信号特征的影响机制进行了参数化的数值分析,为声波探雷的工程分析提供了一种新方法,进一步丰富了声波探雷的理论体系。(3)搭建了三套具有不同侧重点的声波探雷实验系统,用以研究地雷声振特性根据实验条件的发展和硬件设备的性能特点,先后搭建了一套用于验证声波探雷技术可行性的接触式声波探雷实验系统、一套用于研究探雷信号特征的非接触式声-光探雷实验系统和一套基于指向性声源的声-光探雷工程研究实验系统,逐步推进声波探雷技术向工程应用发展。此外,实验结果证实了基于声波探雷模型传递函数的数值分析方法在探雷工程研究上的有效性。(4)对一种基于加速度计的新型探雷针提出了优化设计方法一种基于加速度计的新型探雷针是声波探雷原理与传统探雷针技术相融合的产物,可补足声波探雷方法在反登陆作战中常见的一些雷场环境下的探测局限。本文研究了该探雷针的部件参数对检测信号的影响机制,并在此基础上提出了能提高探雷针探测性能的优化设计方法。最后,提出了一种实用型智能探雷针的概念设计。