针对电磁屏蔽和密封环境等特殊环境下传统电磁波通信和线缆通信效果不佳、实施不便的情况,本文利用超声波在固体中衰减慢,穿透力强,不受电磁屏蔽和干扰影响等特性,设计了一种以超声波作为载波,在固体媒介中进行信号传输的系统,为特殊环境下的信号传输提供了一种有效的补充手段。首先,为了保证系统能够实现并稳定运行,从基础理论出发,对声波在固体中的基本传播特性和超声波换能器的特性及匹配问题进行了分析。在分析了对信号传输造成干扰的次级声波的形成机理及消除方法后,对整个信号传输系统和信道进行分析,并建立了系统和信道数学模型。然后,完成了基于固体中声载波的信号传输系统的软硬件系统的设计。硬件系统以STM32为控制处理核心,利用以场效应管和变压器为核心的驱动电路激励超声换能器,并通过以保护电路、滤波电路和信号判定电路为核心的信号调理电路对超声波接收信号进行处理。采用集成开发环境MDK进行软件系统的开发,分别对系统运行控制与状态监控软件模块、信号发送软件模块和信号接收软件模块进行了设计与实现,完成了信号的收发功能。为了提高信号传输质量,降低信号传输时的干扰,借鉴传统数字通信技术,总结出了基于系统辨识和均衡器的次级声波消除方案和基于二进制频移键控(2FSK)的调制解调系统设计方案,并通过MATLAB软件进行了仿真与验证。最后,对系统的硬件和软件进行了整体调试,并完成了信号传输系统的功能和性能测试。测试结果表明,系统的硬件电路和软件算法设计可行,能够完成通过超声波加载信号在高纯度尼龙棒中进行500bps以下的低速率信号传输。本文所完成的研究工作,为后续研究工作的进一步开展提供了软硬件平台,具备后续开发的潜质。