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工业锅炉炉膛温度场的测量具有重要的现实意义，锅炉燃烧的基本要求在于建立和保持稳定的燃烧火焰，确定炉膛内部各点的温度分布就显得尤为重要。然而传统的温度检测方法因其测温区域、实时性、使用寿命等限制，很难应用于炉膛温度场的测量，基于声学法的温度场重建技术具有非接触、测量空间大、测温范围广、可连续实时测量、维护方便等优点，可以有效弥补传统测温方法的不足。
考虑到声学测温方法应用于炉膛温度检测时，由于声学传感器需要安装在炉膛的开口处，所以声学传感器数目比较少，因此本文重点研究了传感器较少的条件下，二维和三维温度场重建算法的重建误差，并分析了影响温度场重建精度的因素，利用有限元方法分析了忽略弯曲效应对温度场重建结果的影响。本文的主要工作可以概括为:
(1)针对目前大部分声学温度场重建算法所存在的共同问题，即必须满足有效声波路径条数大于网格数，重建结果温度点数少，温度场成像分辨率低，本文采用Tikhonov正则化方法，根据温度场连续的特性选择正则化矩阵，对温度场重建问题进行求解。该方法计算得到的温度点数远多于路径条数，可以避免对结果插值引入的误差;
(2)网格划分数目小于有效路径条数时，温度场重建方程为超定方程，通过二维温度场仿真实验发现在这种条件下，LSM、SVD和Tikhonov正则化算法均能够得到误差比较小的结果，但是由于温度点数少，重建结果需要进行插值处理，插值之后，温度场重建误差显著增大;
(3)网格划分数目大于有效路径条数时，温度场重建方程为欠定方程，常规方法无法求解，本文采用改进的Tikhonov正则化方法，对典型二维温度场模型进行了重建，单峰、单峰偏斜和双峰对称温度场的重建结果均方根误差均在2.7％以内，针对二维温度场重建问题，分析了正则化参数、网格数目、传感器数目和区域内温差对重建结果的影响，给出了二维温度场重建改进方案;
(4)本文采用Tikhonov正则化方法重建三维温度场，利用三种典型温度场模型进行仿真实验，各温度场的重建结果均方根误差均在8％以内，并分析了传感器数目、分布方式和网格划分对三维温度场重建结果的影响;
(5)考虑到声波在非等温场内传播会发生弯曲效应，本文利用有限元工具COMSOL建立二维声波传播瞬态模型，分析了声波在等温场和非等温场内的传播时间，并且研究了忽略弯曲效应对温度场重建结果的影响。
考虑到声学测温方法应用于炉膛温度检测时，由于声学传感器需要安装在炉膛的开口处，所以声学传感器数目比较少，因此本文重点研究了传感器较少的条件下，二维和三维温度场重建算法的重建误差，并分析了影响温度场重建精度的因素，利用有限元方法分析了忽略弯曲效应对温度场重建结果的影响。本文的主要工作可以概括为:
(1)针对目前大部分声学温度场重建算法所存在的共同问题，即必须满足有效声波路径条数大于网格数，重建结果温度点数少，温度场成像分辨率低，本文采用Tikhonov正则化方法，根据温度场连续的特性选择正则化矩阵，对温度场重建问题进行求解。该方法计算得到的温度点数远多于路径条数，可以避免对结果插值引入的误差;
(2)网格划分数目小于有效路径条数时，温度场重建方程为超定方程，通过二维温度场仿真实验发现在这种条件下，LSM、SVD和Tikhonov正则化算法均能够得到误差比较小的结果，但是由于温度点数少，重建结果需要进行插值处理，插值之后，温度场重建误差显著增大;
(3)网格划分数目大于有效路径条数时，温度场重建方程为欠定方程，常规方法无法求解，本文采用改进的Tikhonov正则化方法，对典型二维温度场模型进行了重建，单峰、单峰偏斜和双峰对称温度场的重建结果均方根误差均在2.7％以内，针对二维温度场重建问题，分析了正则化参数、网格数目、传感器数目和区域内温差对重建结果的影响，给出了二维温度场重建改进方案;
(4)本文采用Tikhonov正则化方法重建三维温度场，利用三种典型温度场模型进行仿真实验，各温度场的重建结果均方根误差均在8％以内，并分析了传感器数目、分布方式和网格划分对三维温度场重建结果的影响;
(5)考虑到声波在非等温场内传播会发生弯曲效应，本文利用有限元工具COMSOL建立二维声波传播瞬态模型，分析了声波在等温场和非等温场内的传播时间，并且研究了忽略弯曲效应对温度场重建结果的影响。