层析成像方法能够通过反演,以图像的形式直观的反映研究对象的内部结构,对于一些无法切片的研究对象,仍然能够给出其内部构造,因此在医学CT、地质勘探和石油开采上都有很广泛的应用。基于声波的良好穿透性,声波层析成像技术能够在研究对象外部施加,便于操作,有实际的研究价值。但是现有的方法受到非线性问题自身多解性特性的限制,容易跳入局域解或是计算效率低。本论文旨在通过改进模拟退火这一非线性反演方法来提高层析成像方法的运算效率,并能够很好的回避局域解。论文主要包括以下三个方面:首先,本文介绍了层析成像的研究目的与现实意义,综述了国内外层析成像方法的历史与现状,从模型参量化、正演、反演和解质量的评价四个方面介绍了层析成像方法的基本原理,重点介绍了反演部分的原理及其方法。其次,本文使用模拟退火反演方法,对模型进行试算,研究其目标函数值收敛情况,分析其运算过程中的缺点。针对其缺点,对速度参数的选取方式和波动方式作了改进,提出了改进的模拟退火算法。最后,将改进后的模拟退火方法应用在简单和复杂的两个模型中进行反演计算,并在相同的计算时间,对该方法计算结果与一般模拟退火算法的计算结果进行比较,并且扩大速度参数选取范围,在相同的运算时间下,再进行结果图像的对比,结果表明改进后的模拟退火方法不仅保留了一般模拟退火算法回避局域解的优点,而且能够有效提高声波层析成像方法的运算效率,并且同样适用于模型速度参数多或者模型速度参数选取范围大的情况从而改善声波层析成像的质量。