在火力发电过程中,炉内温度的分布是判断锅炉燃烧安全性、指导燃烧工况的重要指标,因此准确测量炉内温度具有重要意义。声学测温是一种非接触式测量方法,具有精度高、测量范围大、实时连续、设备安装和维护方便等优点,使声学测温在众多温度测量方法中脱颖而出。本文根据声学测温原理,设计了一套测量精度高、可以连续稳定运行的电站锅炉温度监测系统。在温度监测系统设计过程中,声波飞渡时间测量的准确与否是决定系统温度测量精度的前提条件,因此采用互相关算法与伪随机码超声扩频技术相结合的方法来测量声波飞渡时间,经验证,使用该方法测得的飞渡时间与理论上的飞渡时间误差值在10us左右,满足设计精度的要求。将利用FPGA产生的伪随机码和40KHz方波信号调制之后的信号作为信号源,大大增强了信号在传输过程中的抗干扰性。采用工业级超声波换能器,可以承受现场复杂的工况,配合自行研发的换能器驱动电路和信号接收电路可以使测量距离达到20米左右。利用高速AD采集卡对接收到的信号进行采集,将采集的数据送入自主研发LabVIEW上位机进行互相关计算,得到准确的温度值,最终利用最小二乘法重建炉膛二维温度场。经过实验验证,该温度监测系统的测量结果具有较高的精度和可靠性。为了使该系统能够在炉膛环境下使用,进行了大量实验,测量并得到在煤粉浓度变化条件下的一系列温度值,通过分析实验数据,构建了气体介质浓度和气体介质系数的数学模型,为进一步完善测温系统打下了基础。本文研究的主要内容:(1)查阅大量文献,了解了声学测温在国内外的研究现状。通过对传统锅炉测温方法以及其他非接触测温方法的研究,明确了声学测温的在温度场测量上的优势。(2)通过对声学测温原理进行研究,明确了准确测量飞渡时间是温度监测系统设计成功与否的关键,因此采用互相关算法计算声波的飞渡时间。介绍了伪随机码以及m伪随机序列的概念和相关特性,还介绍了超声波换能器的相关参数。(3)温度监测系统的硬件设计:电源电路的设计、FPGA主控系统的介绍、信号调制/增强电路的设计、超声波换能器驱动电路的设计、信号放大电路的设计、带通滤波电路的设计、AD采集卡的介绍以及PCB绘制。(4)温度监测系统的软件设计:信号源的参数的设计、利用FPGA产生伪随机信号和载波信号、基于LabVIEW实现互相关算法的上位机计算软件设计,并利用MATLAB验证上位机设计的准确性。(5)通过大量的实验并分析实验数据,验证温度监测系统的准确性和可靠性,并构建了气体介质浓度和气体介质系数的数学模型。(6)基于最小二乘法的电站锅炉温度监测上位机设计。