利用声波在非均匀介质中的传播特性制成的声波测温器、声波检漏器和声波清灰器在许多领域有着广泛的应用。为了精确描述声波在非均匀介质中的传播特性,利用有限元法构建了声波在一维非均匀介质中的传播模型,研究了声波的频率、入射角以及非均匀介质的温度分布对声波传播的影响,并对各个参数进行了优化。声波在非均匀介质波导中传播时传播特性将发生改变。渐变的温度分布或介质密度分布都将影响声波的传播速度和传播常数。通过求解理想条件下声波在非均匀介质中传播的赫姆霍兹方程,得到了声压在波导中的分布。在一维模型结论的基础上,研究了声波在二维非均匀介质中的传播情况。首先,基于理想条件下声波传播的赫姆霍兹方程,采用有限元法对方程进行处理,利用变分法得到其有限元形式,求解得到声压在非均匀介质空间中的分布。然后,采用商用有限元软件对计算结果进行了验证。最后,在详细研究声波频率、非均匀介质厚度以及温度梯度对声波传播系数影响的基础上,对适宜声波传播的通道结构进行了优化设计。