大雾天气、火灾现场等环境中,由于空气中含有大量的二氧化硫、氮氧化物、灰尘等粒子,使得人的可视度大幅度降低,给人们出行造成了极大的安全隐患。基于此,本文将“烟气”作为干扰因素引入到超声层析成像领域,并借鉴光学层析成像的思想,设计了一种基于超声波层析技术的烟气检测系统。系统通过上位机控制步进电机与超声波发射/接收单元,实现了自动化装置校准、数据采集、信号调理和图像重建过程。根据系统的噪声来源,针对性地提出了提高系统信噪比的方法;对傅里叶切片定理作了理论性仿真验证;对滤波反投影算法作了理论分析。选择滤波反投影算法进行图像重建,分析了滤波器和插值算法对重建图像质量的影响。基于射线传播路径弯曲、数据缺失严重、噪声较大等问题,作为对比,选择SIRT算法进行图像重建。基于固定步长的SIRT算法,根据最速下降原理对SIRT算法进行优化,通过对重构图像的对比,发现优化以后的SIRT算法重建图像质量更好,重建速度更快。同时给原始图像加入高斯、椒盐、泊松三种噪声,通过将加入噪声的图像与重构图像进行对比,得出层析对噪声有明显的抑制作用。基于标定法,在系统中设计了烟气浓度测量单元。可以通过补偿后的温度测量值和传播速度测量值获得烟气浓度的具体值。