随着声波法测量技术在工业电厂中的广泛应用,如何准确测量声在待测区域内的传播时间成为了该技术的关键所在。而工业电厂中复杂多变的壁环境会影响声传播时间及传播路径,从而降低声波法测量技术的精度。本文基于声传播特性针对无限壁面以及颗粒堆积介质这两种电厂中常见的壁环境展开研究。首先根据声的运动方程、连续性方程、状态方程以及固体介质胡克定律推导出声在气体和固体中的波动方程,引入了颗粒介质中的声散射场以及散射衰减系数。并采用信号互相关算法计算相应的声传播时间,基于COMSOL Multiphysics有限元模拟软件建立壁面和颗粒堆积介质的声传播模型进行仿真计算,通过Lab VIEW虚拟开发软件联立上位机和下位机硬件系统,搭建了冷态壁和颗粒堆积填充体实验平台,对模拟结果进行验证,得到了如下的结论:(1)不同的声源条件如声源类型、声源与壁面的相对位置、脉冲声源的持续时间以及声源与壁面的距离均不对声在壁面附近的声传播速度产生影响。(2)壁面附近声速分布呈“勺子底”型,且对于声存在频散效应。不同频率的声在壁面附近存在不同的声速分布,频率越高,声速最大值越小,最小值越大,“勺子底”越“浅”。声速最大值始终处于壁面处,而影响区域大小及声速最小值对应点与声波长有关,得到相应的经验关系,影响区域约为波长的三分之一,声速最小值对应点距壁面约为五分之一波长。实验首先通过单拾音器测量声速验证该现象的存在性,而后采用双拾音器测量壁面影响区域,结果较为符合模拟结论,但声速较模拟结果较小,可能存在一定粘性损耗。(3)声场在颗粒堆积介质中主要呈现为背景声场与散射场的叠加,模拟结果发现声在填充体内传播衰减系数与填充体高度无关,只与声频率以及颗粒本身性质有关,且二者之间存在一个相关系数,当系数小于1时,声可穿过填充体,此时对应的频率为临界频率,可以通过测量临界频率来计算颗粒粒径的大小。而实验通过在上下表面放置的拾音器接收穿过填充体的声信号来分析声传播特性,得到了与模拟较为一致的结果,但模拟中声速基本不发生改变,实验中声速随着频率的增加而减小。