气固两相流流动参数检测对于研究两相流流动过程以及工业生产过程的安全、高效、经济运行均具有重要意义。超声法具有穿透性好，结构简单，无污染等自身优势，可广泛用于不透光介质以及对环境要求较高场合。本课题针对超声法测量气固两相流浓度问题进行了实验研究。首先，设计并建立了一套超声法测量两相流颗粒相浓度实验系统。该系统分为硬件和软件两部分，其中硬件部分主要包括超声波脉冲激励信号发射装置、信号调理装置、高速数据采集卡(NI USB-5133)，测量实验段，空气耦合超声换能器和电脑；软件部分则主要为利用LabVIEW语言开发的数据采集、信号处理程序和颗粒粒径和浓度计算程序。第二，针对气固颗粒两相体系的超声检测特点，结合长波区的简化ECAH模型，实现了气固两相流中颗粒相的粒径和浓度的计算算法。利用建成的实验系统结合颗粒重力输送实验装置，对于一种电站锅炉燃煤煤粉样品，在100kHz和200kHz的超声波频率下进行实验。为更好评价实验效果，将颗粒粒度实验结果与图像粒度处理仪测量结果进行比较，结果数据较为吻合。测量浓度值与输送装置给定值亦较接近。验证了该方法可以实现气固两相流固相颗粒浓度的在线测量。第三，针对双频率超声法测量气固两相流时只能获取被测空间某一局部测量区的平均浓度值这一弊端，开展了气固颗粒两相流的过程层析成像原理研究，其核心为利用超声过程层析成像技术重现气固两相流颗粒相空间分布。研制了一套基于透射模式超声层析成像系统，系统换能器阵列共有8个换能器，均为自发自收型换能器，且单个换能器发射的扇形波束角可达到1500。针对超声过程层析成像中需要实现换能器的一发多收，设计了专门的切换装置用于换能器发射/接收功能的转换，提高系统实时性。通过选择高信噪比的信号调理装置和多通道同步采集卡PCI8501，基于LabVIEW图形化语言编写数据采集、处理程序，构建了多通道信号同步采集系统。为实现图像重建，采用二值逻辑反投影算法，程序由MATLAB实现。软硬件结合组成了一套系统完整的层析成像系统，可以较好地实现超声波投影信号产生，同步采集以及图像重建功能。第四，为验证超声波层析成像实验系统性能，先后进行了静态和动态超声层析成像试验。静态实验部分：实验对象为聚四氟乙烯棒，通过改变聚四氟乙烯棒的尺寸大小和位置来模拟不同的气固两相流流动状况，利用换能器阵列同步测量不同观察角下的超声波投影信号；将得到的投影数据利用改进的二值逻辑反投影图像重建算法进行图像重建，获得成像截面的重建图像。对比截面重建图像与物体实际分布情况，系统具有较好的成像精度。动态性能实验则是利用实验系统对空气-煤粉两相流进行连续在线测量，并最终重建了煤粉的空间分布二维图像。结果显示，系统可以反映出煤粉的空间位置分布，并在1s时间得到重建图像，满足一定的实时性要求。由于图像重建算法采用的是二值逻辑反投影算法，系统并不能得到颗粒相的绝对浓度值分布，而且对于流速较高、流态变化较快的两相流动，系统实时性尚不能满足要求。