实验室该方向主攻生物声纳、声先进功能材料、医学影像等交叉学科在海洋声信息与探测方面的机理和应用研究，对于水声声纳技术、信号处理、水下探测与通讯等方面有重要意义。
经过几亿年的进化和自然选择作用，鲸豚已经形成高效的生物声纳系统。近年来，通过对鲸豚发声机理的研究来了解生物声呐系统已成为海洋生物声学研究热点，对于海洋珍稀动物的保护和发展仿生声纳技术极其重要。实验室发展CT和MRI等医学断层扫描技术重建海洋动物的生物组织三维声学特性，生化变化和化合物定量分析。 通过理论和实验方法研究海豚复杂的声学结构在超声波束形成过程中的作用。深入研究生物声纳是如何实现减少噪声干扰，增加探测分辨率以及在目标方向上增大声波能量等优点。生物声纳性能研究对于发展新型水声信息与探测系统具有重要意义。
研究声功能材料在水声工程设备的应用，发展新测试方法测试压电材料特性，确定全矩阵材料参数。声波和弹性波在声人工复合结构中的传播特性近年来引起了人们广泛的关注。声子晶体和声超材料都是由人工复合结构构成的复合材料。通过引入特殊的微结构单元可以实现一些天然材料无法实现的结构参数，比如密度各项异性、负质量密度、负弹性模量等，并产生许多新颖的现象，如声学隐身、声超透镜成像等。使用声学人工复合结构对水声能流进行控制，为材料声学的前沿课题。
基于海豚声纳的仿生换能器系统并结合人工材料，理论研究并实验设计仿生系统。研究波束控制机理，实现声源尺寸小于声波波长的亚波长定向声源。研究亚波长指向性系统各部分的权重及综合物理机制，并研究其优化设计方法。利用生物声纳原理与仿生声纳技术打破了传统水声换能器的频率—尺寸限制，为实现小型低频高指向性的声学器件提供创新思路，在海底声学观测、水声换能器设计、声纳信息处理等方面有重要的应用前景。
