目前，城市建设规模不断扩大，污水处理已成为环保领域迫切需要解决的问题。城市应加快污水处理厂建设，提高污水处理能力。污水处理过程中，重复处理技术已成为必需的处理手段，其中的二次回流控制技术有赖于对污水污泥浓度的准确测量。目前，有关污水污泥浓度的测量的方法有光电法、放射法、机械法和超声法等，其中，超声法最为有效。　　本课题研究充分参考了国内、外有关液固两相流超声过程成像技术的文献，以实现圆形管道内液固两相流截面成像为目标，研制透射型UPT(UltrasonicProcess Tomography)成像装置。　　课题研究的主要内容和创新点如下：　　1.以压电方程为理论基础，对多种压电材料性能进行了对比分析。选择压电常数数值高的锆钛酸铅(PZT)陶瓷材料制作超声波发射和接收传感器。　　2.针对圆形管道截面成像要求，提出了以柱面形振子结构制作超声传感器的新方法。采用几何法，推导出柱面形传感振子的超声波发射角为62°，比相当尺寸圆盘形传感振子的发射角大约30％，明显提高了投影数据采集量。　　3.为了设计合理尺寸的传感器，从压电方程入手，建立了传感振子的集总、准集总参数物理模型，并推导出相应的谐振频率解析式;设计出传感振子性能参数测量电路。通过参数测量发现，传感振子谐振频率的理论值和测量值基本吻合。　　制作完成了与连续相水声阻抗匹配的压电传感器。传感器谐振频率为200kHz;工作频带宽，-3dB带宽高达50kHz;接收灵敏度计算值为5.0×10-5V/Pa，经实验验证，传感器接收灵敏度能够满足信号测量要求。　　4.为保证在声场中采集到稳定的投影数据，采用声场远、近场范围分析的方法确定传感器阵列结构;在传感器与管壁间设置“声阻隔墙”;在管道内壁传感阵列所处环带敷设吸声材料。通过对传感阵列声场测量发现，上述方法使声场投影数据的稳定性得到明显提高。　　5.由于压电传感器接收灵敏度高，会使接收信号产生较严重的电磁干扰现象，实验采用了两种措施提高信号处理电路的抗干扰能力:在传感器端设置RC无源带通滤波电路;隔离激励、信号处理电路的电磁屏蔽层。测量结果表明，上述措施有效地消除电磁干扰。　　6.为避免接收传感器输出电荷产生泄漏，信号处理电路前级采用由高输入电阻集成运放CA3140E(输入电阻1.5TΩ)构成的电压跟随器作为阻抗调整单元。实验证明，高输入电阻的电压跟随器能够正确反映传感器输出电压变化。　　7.因发射传感器存在余振现象，在发射传感器发射超声波后，增加了适当的延时时间来采集投影数据。　　8.分别采用反投影、代数、联合迭代和基于共轭梯度最小二乘法的反演成像算法，对液固两相流进行了成像物理实验。由实验得到，ART算法成像面积误差最小，为11％; CGLS算法成像速度最快，用时为0.5s。