海洋中普遍存在大量的气泡,由于空气与水的密度、声阻抗及压缩率等特性有很大的差异,往往会导致含气泡海水介质的声学特性发生显著变化,气泡(尤其是在声波作用下处于共振状态附近的大量气泡)作为一种强散射体,对声波的传播将会产生很大影响,该特性在水下声呐探测、舰船尾迹识别、声参量阵等众多研究领域中都具有重要的研究价值。根据声波强度的不同,含气泡海水呈现出明显的线性与非线性声特征(具体有衰减、散射、频散、非线性散射等特征),可根据这些与气泡物理特性直接相关的声特征来进行气泡群参数的反演,获得气泡群尺寸分布、气泡浓度和孔隙率等参数。本文较为系统的研究了基于声特征的海洋气泡参数反演方法,在获得含气泡海水介质的声速、线性声散射/衰减、非线性声散射/衰减和非线性参数等与气泡群分布关联关系的基础上,建立了多种线性声散射和非线性声散射模型,辅以多种克服矩阵求逆过程中过拟合问题的优化数值计算方法,稳定获得气泡群尺寸分布参数反演结果。在对气泡群参数线性声学反演方法的研究中,充分考虑非共振气泡对声速、声散射/衰减等影响,深入研究了将积分方程转化为矩阵方程求逆问题的合理性;在对气泡群参数非线性声学反演方法的研究中,利用气泡独有的非线性声散射特性有效剥离海面、杂质等大量环境因素的影响,研究利用非线性声散射截面进行气泡分布反演,提高反演结果的准确性。进一步创新提出了基于含气泡介质非线性参数的气泡参数反演方法,通过理论和仿真分析,证明了该方法具有更高的稳定性,丰富了气泡群尺寸参数的反演手段。论文在理论分析和总结多种基于声特征的海洋气泡参数反演方法适用范围和优缺点的基础上,进一步在水箱中设计电解气泡群参数反演实验,获得较为合理的实验结果,为验证反演方法的正确性提供了支撑。