光声成像结合纯光学成像固有的高对比度和纯超声学成像的高分辨率的优点，是近年来发展的一种新型无损生物医学成像技术。基于光声效应的光声成像技术，是以脉冲激光作为激励源、超声信号作为信息载体，通过对采集到的信号进行图像重建得到组织吸收分布信息的影像方法。该技术能有效的进行生物组织结构和功能成像，为研究生物组织的形态结构、生理特征、病理特征、代谢功能等提供了重要手段，已逐渐成为国际医学影像技术领域的研究热点。 本论文在现有的单元成像系统和多元成像系统的基础上，设计了基于环行探测器的光声成像系统，包括双环探测光声成像系统和菲涅尔波带片环形光声成像系统。文中首先主要介绍了光声成像技术的研究进展、基本原理、常规的采集系统和通用的图像重建算法，在此基础之上介绍了基于双环光声探测系统的设计原理，包括系统的软件和硬件的设计，研究了基于该探测系统的图像重建算法，并作了模拟仿真，实验测定了双环探测器的特性参数，对样品的成像实验证明了该系统具有对生物样品进行成像的能力。然后主要介绍了一种新型的基于菲涅尔波带片的环形光声探测成像系统，包括菲涅尔波带片探测器的设计原理、探测器的波束聚焦特性的理论预测和实验验证、系统的软硬件设计、基于该探测系统的图像重建算法研究等，对模拟样品和实际生物样品的实验证明了该系统具有对生物组织成像的能力。而且，由于该光声探测系统采用反射接受模式，不受样品形状的限制，扫描方式更加灵活，在提高系统分辨率的基础之上，该基于菲涅尔波带片探测器的光声成像模式有望成为一种新型的临床生物医学成像模式，为肿瘤的新血管化的诊断和治疗检测提供一种新的手段。