炉膛温度作为大型燃煤锅炉的重要运行参数,对锅炉的控制和诊断具有重要意义。声学测温法具有非接触测量、测量范围广、准确性高以及实时性好等优点,在工业测温中已经得到越来越广泛的关注。本文基于国内外研究现状,对声学法温度场重建技术进行了研究。本文提出采用互相关时延估计法和希尔伯特变换取包络相结合的方法来获得较为准确的声波飞渡时间。作者以互相关特性仿真分析结果为基础,结合实际50MW炉膛内的背景噪声采用分析结果和不同频率声波信号在炉膛内的衰减特性测试结果,最终确定以线性扫频信号作为声波发射信号。为验证取包络方法的有效性,作者在现场炉膛内进行声波飞渡时间测量实验并对采集的数据进行处理分析,结果表明,取包络相比未取包络可以得到更高精度的声波飞渡时间。为获得较为准确的温度分布,作者基于MATLAB平台,以单峰对称和单峰偏斜模型为例,分别采用最小二乘法温度场重建算法和基于抛物线模型的温度场重建算法进行仿真分析。结果表明,传感器数据较多时,两种算法均能较好的重建温度场,且最小二乘法效果稍好。此外,以最小二乘法为例,作者仿真分析了传感器位置精度、声波飞渡时间测量精度、传感器数量和位置分布对温度场重建精度的影响。从仿真结果可以看出,相比传感器位置精度,温度场重建精度对声波飞渡时间的测量精度更为敏感,且当传感器个数越多,位置分布越均匀,温度场重建效果越好。为验证声学法温度场测量的可行性,作者搭建了声学测温系统,并在实验室条件下和现场电站炉膛内进行实验。在实验室条件下的实验结果表明,本系统可以获得较高精度的声波飞渡时间。在现场电站炉膛内实验,对采集到的数据进行处理获得声波飞渡时间后,分别采用最小二乘法和抛物线模型法进行温度场重建。由于炉墙上观火孔数量有限,不能得到足够的声波飞渡时间,导致重建出的温度场效果较差。但相比最小二乘法,抛物线模型法效果稍好,可以得到炉膛内的温度范围。虽然本实验重建出的温度分布还有待验证,但可以为以后实现大量声波飞渡时间的声学法温度场测量奠定基础。